1) Einfach erklärt
Generatives Design heißt: Du beschreibst Ziele und Randbedingungen, und der Computer erzeugt viele mögliche Entwürfe automatisch. Du vergleichst, bewertest und wählst dann die beste(n) Variante(n) – oft mit Simulation (Festigkeit, Wärme, Strömung) im Loop.
Was gibst du vor? z. B. Lasten, Material, Bauraum/Verbotszonen, Kosten, Fertigungsart (3D‑Druck, Fräsen), Ziele (z. B. Gewicht↓ bei Steifigkeit↑).
Beispiele:
- Leichtbau‑Bauteil (Maschinenbau): Ziel: Gewicht minimieren, Steifigkeit/Sicherheit einhalten; Ergebnis: organisch wirkende Trägerformen für Additive Fertigung.
- Architektur/Fassade: Ziele: Tageslicht, Energie, Sicht; das System liefert Varianten, Architekt:innen wählen und verfeinern.
- Produkt/Elektronik‑Kühlung: Ziel: Wärmeabfuhr↑ bei Material↓; es entstehen Kühllamellen‑Varianten, die per CFD geprüft werden.
Abgrenzung: Generatives Design ist nicht einfach „Text→Bild‑KI“. Es nutzt Algorithmik/Optimierung (z. B. Topologieoptimierung, evolutionäre Suche), oft mit physikalischer Simulation und Fertigbarkeits‑Regeln.
2) Professionelle Definition
Generatives Design ist ein computergestützter Entwurfsansatz, der über ziel‑ und constraints‑gesteuerte, algorithmische Erzeugung eine große Lösungsmenge im Designraum exploriert und diese mittels Multi‑Objective‑Optimierung (z. B. Gewicht, Steifigkeit, Kosten, Thermik) und Simulation bewertet. Charakteristisch sind:
- Parametrische/regelbasierte Modellierung des Bauraums und der Randbedingungen,
- Generations‑/Suchverfahren (z. B. Topologieoptimierung, evolutionäre Algorithmen, Sampling, Surrogat‑Modelle),
- Fertigungsconstraints (z. B. Druckrichtung/Überhänge, Mindeststegbreiten, Fräsbarkeit),
- Bewertung per CAE (FEA/CFD), Rangbildung (z. B. Pareto‑Front), Auswahl und Nachbearbeitung durch Expert:innen. Im industriellen CAD/CAE‑Umfeld (z. B. Autodesk Fusion 360 Generative Design, Siemens NX/Creo) wird der Prozess häufig cloud‑skaliert und mit Validierung der Fertigbarkeit gekoppelt. Topologieoptimierung ist eine zentrale Technik, liefert aber oft eine Optimumsform; generatives Design zielt auf viele praktikable Alternativen.
Quellen
- Autodesk – What is Generative Design? / Fusion 360 Generative Design (Industrie‑Praxis, Ziele/Constraints, Cloud‑Compute):
https://www.autodesk.com/solutions/generative-design
https://www.autodesk.com/products/fusion-360/features/generative-design - Siemens – NX Generative Design / Topologieoptimierung (Praxis/Beispiele):
https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/products/nx/generative-design/