Quelle est la conception générative pour l'utilisateur de CAO SOLIDWORKS ?

Le terme « génératif » a gagné en popularité ces dernières années. La plupart des gens se tournent sans doute vers « l'IA générative », ce qui signifie généralement s'asseoir devant un ordinateur, formuler une requête relativement simple (souvent une invite textuelle) et, sans implication directe dans le processus de génération, recevoir un résultat complet correspondant à cette requête, qu'il s'agisse d'un texte, d'une image, d'une chanson ou même d'une vidéo. Mais qu'en est-il dans le monde du design et de l'ingénierie ? Est-ce possible ?SOLIDWORKS ou CATIAutilisateurs, c'est en fait une question en deux parties :

1. Les concepteurs peuvent-ils fournir une entrée limitée et structurée à un programme et obtenir un résultat géométrique complet ? Oui, c'est ce qu'on appelle la « conception générative ». Ce n'est pas nouveau et il existe sous plusieurs formes.
2. Est-il possible de le faire avec l'IA ? La réponse est aussi oui, mais cette technologie est très récente et n'est accessible au public que par petites touches.

Dans cet article, nous vous présenterons trois formes de conception générative : la conception basée sur les nœuds, l’optimisation paramétrique et l’optimisation topologique, et vous donnerons un aperçu de l’IA générative qui arrivera bientôt dans SOLIDWORKS.

Conception basée sur des nœuds/scriptés

Une des nouvelles technologies de conception générative adopte une approche basée sur des diagrammes ou des nœuds. Semblable à la modélisation 3D paramétrique, elle évite de devoir développer des formules complexes dans un environnement 3D et offre une interface très claire et intuitive en 2D.

Les chaînes d'opérations et les nœuds de données créent un modèle 3D complet. Une simple modification dans un nœud peut facilement propager un changement majeur à l'ensemble du modèle, ce qui constitue le principal avantage de cette approche de modélisation. Cliquez pourregardez notre tutorielsur la façon de créer un escalier avec cette méthode.

Si vous avez déjà vu des designs modernes, vous avez probablement perçu les avantages de la conception basée sur les nœuds, aussi appelée « scripting visuel », sans même le savoir. Par exemple, les textures d'une souris d'ordinateur, les coussinets d'oreillettes d'un casque d'écoute, la calandre de presque toutes les automobiles, les bâtiments architecturaux ou tout produit dont les motifs doivent être contrôlés et sont généralement complexes.

L'avantage principal d'un environnement de modélisation basé sur les nœuds est le besoin d'optimiser les modèles ou les flux de travail par lots. Il produit de grandes quantités de résultats complexes et permet d'apporter des modifications à grande échelle à un modèle en un minimum de clics. La modélisation basée sur des scripts est également totalement non destructive et rapidement reproductible : elle ne consomme aucune fonctionnalité et donne accès aux valeurs des entités dans tout le modèle pour créer des modèles robustes et rapides.

Cliquez pour regarder ceciDiscussion sur la conception CATIA- avec démonstration - sur la conception basée sur les nœuds/scripts visuels.

GoEngineer propose deux produits Dassault Systèmes pour ce type de conception générative : CATIA Visual Script Designer pour la modélisation basée sur les nœuds sur votre machine locale, etCréateur de formes de motifs 3Dpour la modélisation basée sur les nœuds dans une application web entièrement 3D, basée sur le cloud. Ces deux produits sont disponibles surPlateforme 3DEXPÉRIENCEet basés sur le moteur de modélisation CATIA, vous pouvez donc facilement intégrer leur sortie à votre solution SOLIDWORKS ou CATIA principale, puis construire sur la base de ces modèles.

Optimisation paramétrique

Auparavant, les concepteurs concevaient généralement un produit, puis effectuaient une simulation sur le modèle pour vérifier si la pièce ou l'assemblage était capable de supporter la ou les charges requises. Si la simulation prédisait une défaillance, le concepteur modifiait alors le modèle et relançait la simulation pour vérifier que la correction était réussie. Ce processusrepenser et retesterpeut être automatisé et évolutif dans le cadre d'une « étude paramétrique ». L'utilisateur entre le résultat de simulation souhaité et les paramètres CAO susceptibles d'être modifiés. Cette boucle de reconception-retest répète les modifications paramétriques jusqu'à ce que la simulation soit réussie.

Un exemple d'étude de conception SOLIDWORKS SimulationXpress.

Vous avez besoin d’outils pour faire ces étudesetinterpréter les résultats. GoEngineer et Dassault Systèmes proposent plusieurs outils couvrant un large éventail de niveaux de sophistication. Au niveau le plus élémentaire, si vous avez suiviCours SOLIDWORKS Essentials, vous vous souvenez peut-être d'avoir utilisé SimulationXpress (intégré à SOLIDWORKS Standard), où vous avez exécuté une simulation paramétrique avec le volant et défini une dimension à modifier afin d'atteindre un certain facteur de sécurité.

Configuration d'une étude de conception CFD dans SOLIDWORKS Flow Simulation.

Pour un peu plus de puissance, vous avezSOLIDWORKS Simulation professionnelle, qui comprend davantage d’outils d’optimisation et deGestionnaire de cas de charge, ce qui facilite l'exécution de plusieurs cas de charge, l'ajout de combinaisons de cas et le suivi des objectifs.Simulation SOLIDWORKScomprend également des fonctionnalités faciles à utiliser,étude de conception paramétrique de basecapacités en CFD. Côté électromagnétisme,Suite Studio CST(une offre de simulation électromagnétique) fournit un processus d'optimisation paramétrique utilisant son lien SOLIDWORKS CAD.

Une étude de conception de 30 alternatives utilisant les capacités d'optimisation fournies avec le3DEXPÉRIENCEZ la solution FEA STRUCTURELLE.

Lorsque vous effectuez une mise à niveau de SOLIDWORKS Simulation versSTRUCTUREL 3DEXPÉRIENCEPour vos analyses mécaniques par éléments finis, les études d'optimisation sont encore plus performantes. Vous bénéficiez non seulement d'une robustesse accrue,Abaqussolveur, vous obtenezcapacités de calcul infonuagiquesVous pouvez ainsi exécuter très rapidement un grand nombre de variantes de conception. Vous disposez également de nouveaux outils de révision d'études suffisamment puissants pour gérer l'ampleur accrue des variables de conception et des résultats de simulation.

Évaluation de plusieurs alternatives de conception testées selon plusieurs critères de performance à l'aide3DEXPÉRIENCE des outils de post-traitement.

Au plus haut niveau se trouvent SIMULIA Isight et3DEXPÉRIENCE Optimisation multidisciplinaire(dont les principales fonctionnalités reposent sur Isight). Isight est un cadre de création de processus hautement évolutif permettant d'optimiser de manière exhaustive la conception de produits grâce à un large éventail de méthodes d'optimisation numérique et de techniques de plans d'expériences (DOE). Isight peut intégrer de nombreux autres outils à ces processus d'optimisation, notamment des logiciels de CAO/IAO commerciaux, des programmes développés à l'interne et des feuilles de calcul Excel.

En combinant3DEXPÉRIENCE Concepteur de treillis avec3DGrâce aux outils d’optimisation EXPERIENCE STRUCTURAL, non seulement d’énormes quantités de travail de conception et de simulation peuvent être automatisées, mais une meilleure conception peut également être obtenue.

3DEXPÉRIENCE L'optimisation multidisciplinaire offre les capacités d'Isight (y compris l'intégration de tierces parties) sur le3DEXPÉRIENCE Platform et dans une interface 3D plus moderne.3DLa version EXPÉRIENCE rend également la grande quantité de données d'optimisation plus accessible et fournit des outils de modélisation de processus. Lorsque vous testez des milliers d'alternatives de conception avec ces outils, les possibilités sont infinies.

Optimisation de la topologie

Lorsque les contraintes de conception et les exigences de charge s'accumulent, la surconception peut rapidement devenir la seule solution pratique pour un concepteur humain. Ces pièces surdimensionnées augmentent les coûts et engendrent leurs propres problèmes structurels. Dans ce cas, le processus classique de modélisation et de simulation visant à améliorer la conception est très fastidieux et progressif. C'est pourquoi nous avons des outils d'optimisation topologique.

L'optimisation topologique est une technique qui utilise la simulation de scénarios de chargement en fonction des exigences de conception, de fabrication et de performance afin de créer une conception ex nihilo prenant en compte tous les aspects simultanément, avec un poids supplémentaire minimal. Vous fournissez vos exigences de conception (y compris un bloc de volume de conception solide à utiliser), configurez les simulations nécessaires, et l'outil d'optimisation topologique effectue des simulations et redessine les itérations jusqu'à atteindre l'objectif. Il s'agit d'une voie hautement automatisée vers une conception plus légère, plus robuste et plus efficace. À l'instar de l'optimisation paramétrique, plusieurs niveaux d'outils d'optimisation topologique sont disponibles depuis SOLIDWORKS, via SIMULIA pour ordinateur de bureau, et jusqu'à la version finale.3DPlateforme EXPÉRIENCE.

L'optimisation de la topologie SOLIDWORKS limite le matériau là où la rigidité est nécessaire.

SOLIDWORKS Simulation professionnelle estle début des offres d'optimisation de la topologie, travaillant sur des pièces individuelles et avec des analyses statiques linéaires et fréquentielles. Vous définissez un espace de conception, des contraintes de fabrication et des cas de charge FEA, puis un objectif : minimiser la masse, maximiser le rapport rigidité/poids ou minimiser le déplacement maximal. L'espace de conception est réduit jusqu'à atteindre l'objectif le plus efficacement possible. Vous pouvez ensuite extraire la forme finale vers la CAO 3D pour une modélisation précise.


L'équipe de simulation de GoEngineer a utilisé Tosca pour optimiser simultanément la conception de deux pièces dans un assemblage, améliorant ainsi les performances et réduisant le poids.

La suite d'optimisation SIMULIA Tosca est la version supérieure. Comme Isight, elle est incluse dans la licence Abaqus pour ordinateur de bureau. Tosca est très évolutif et facile à utiliser, mais s'intègre mieux à la simulation qu'à la conception. Il peut exploiter plusieurs codes FEA (y compris des tiers), même au sein d'une même tâche d'optimisation. Cela signifie que les conceptions peuvent être optimisées en combinant toutes sortes d'analyses, notamment les analyses non linéaires multi-parties sophistiquées, les analyses dynamiques explicites, les analyses de fatigue, etc.

L'optimisation de la topologie estpasUniquement pour l'impression 3D. Il suffit de respecter les contraintes de fabrication.

Tosca permet aussi d'optimiser les assemblages (par opposition aux pièces individuelles) et propose des objectifs d'optimisation supplémentaires, au-delà de la masse et de la rigidité. Des formes spécialisées d'optimisation topologique, comme l'optimisation de la forme et des bourrelets, sont également disponibles dans Tosca.

Optimisation de la topologie à l'aide de l'assistant de configuration sur le3DPlateforme EXPÉRIENCE.

Le CONCEPTION GÉNÉRATIVE 3DEXPERIENCEgamme de solutions propose une optimisation basée sur Tosca sur le3DPlateforme EXPÉRIENCE avec interface utilisateur moderne et intégration CAO directe. L'autre atout majeur de cette solution réside dans sa capacité de calcul infonuagique, ce qui permet de réduire considérablement les temps de calcul. Cette solution est proposée sous forme de forfaits performants et optimisés pour différents profils d'utilisateurs, avec différents niveaux de fonctionnalités d'analyse et d'optimisation.

Si vos conceptions incluent la fluidique, alors Tosca Fluid Optimization et3DL'EXPÉRIENCE GENERATIVE DESIGN peut également créer pour vous des conceptions optimisées pour les flux. Ces solutions fonctionnent de la même manière que les versions structurelles, mais avec un code CFD commeFLUIDES 3DEXPÉRIENCEIls généreront des formes de canaux qui minimiseront les pertes de charge et préserveront le débit massique.

Un aperçu de l'avenir de l'IA dans le design

L’IA est intégrée à tous les aspects de notre vie, notamment l’identification faciale de l’iPhone, les médias sociaux et les fils d’actualités, la vérification grammaticale des courriels, les recherches Google, la conversion de la voix en texte, la protection contre la fraude bancaire et la sauvegarde de vies grâce à l’analyse d’images médicales pour la détection du cancer.

Un aperçu de l'interface d'IA générative Magic SOLIDWORKS pour la CAO.

Dassault Systèmes travaille sur la génération (et la simulation) automatisée de modèles par l'IA depuis plus de dix ans, et à3DEXPERIENCE World 2024, on a pu voir une interface texte et un croquis incroyable deMagie SOLIDWORKSL'IA a généré automatiquement des modèles 3D à partir d'un simple croquis de guidon de vélo et de critères de conception. L'IA a créé plusieurs modèles B-Rep, permettant à l'utilisateur de choisir un modèle proche de ses attentes, puis de le placer au bon endroit sur l'assemblage complet du vélo. L'assistant de conception a ensuite utilisé la simulation pour peaufiner la conception afin d'assurer la légèreté et la robustesse du modèle.

L'équipe SOLIDWORKS travaille également à ce que l'IA puisse effectuer des tâches intimidantes ou fastidieuses telles que l'ajout automatique de centaines d'écrous, de boulons et de rondelles aux modèles, la conversion automatique d'images en croquis etcréation automatique de dessins. À 3DEXPERIENCE World 2024, SOLIDWORKS a également démontré sa capacité à former la génération CAO basée sur l'IA à partir d'un ensemble de données d'une seule classe de produits,dans ce cas, les meubles, qu'ils ont qualifié de « premier outil de modélisation générative en production ».

Conclusion

Le terme « conception générative » englobe de nombreux produits et processus accessibles aux clients SOLIDWORKS, de la conception basée sur les nœuds à l'optimisation paramétrique et topologique, en passant par l'IA générative. Certains de ces outils existent depuis des années et sont très robustes, tandis que d'autres sont nouveaux ou encore en développement. Leur point commun : ils permettent tous de réaliser des tâches de conception considérables avec une intervention utilisateur minimale.

Ces outils ne remplaceront pas la CAO 3D de base, mais entre de bonnes mains, ils peuvent avoir un impact multiplicateur sur l'efficacité et la qualité, surtout à mesure que vous montez en gamme de produits. Ils sont généralement plus performants grâce à la puissance de calcul infonuagique du3DPlateforme EXPÉRIENCE, qui ne deviendra que plus vraie avec les progrès continus de l'IA.

Nous vous invitons à découvrir les outils de conception générative SOLIDWORKS que vous possédez peut-être déjà. Lorsque vous serez prêt à en apprendre davantage sur la façon d'exploiter pleinement la technologie de conception générative,contactez GoEngineer.

Vous réussissez très bien avec SoLIDWORKS. Et maintenant ?

Apprenez à placez la barre plus haut et restez compétitif dans SOLIDWORKS et au-delàici.

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