Térbeli modellek tervezése egy igen összetett folyamat, melyben az esetleges esztétikai szempontok mellett ügyelni kell különféle (tipikusan fizikai) megszorítások betartására is, és mindemellett
fontos lehet valamilyen jellemző – pl. a felhasznált anyagmennyiség – optimalizálása. Ebben segít
a Generative Design (GD). A GD egy modern iteratív módszer, ahol valamilyen AI algoritmus, a
megadott geometriai kényszereknek megfelelően optimalizál bizonyos mennyiségeket (tipikusan
az anyagmennyiséget), amelyek különböző fizikai sajátosságokat határoznak meg (mint pl. szilárdságtani vagy esetleg hőtani sajátosságok). A technológia igen jövőbemutató, hiszen az eddigi
módszerekkel ellentétben, itt már a tervezés korai szakaszában részt vesz aktívan a mesterséges
intelligencia és így számos különböző modell is létrejöhet.
A Generative Design algoritmusok általában valamilyen diszkrét modell reprezentációt (voxel grid, implicit távolságtér, sokszögháló) adnak, hiszen a különböző szimulációk ezeken végezhetőek jól. Számunkra a végső cél azonban, hogy egy CAD modellbe integrálható eredményt
kapjunk, amely így számos geometriai problémát is felvet. Kutatásom során ezeket a problémákat kívántam megismerni és ezekre megoldásokat találni.
Az alapvető feladat az, hogy a generálás során megkapott valamiféle diszkrét modellből egy
zárt, standard parametrikus felületekkel illesztett határfelület-reprezentációt hozzunk létre. Ez
egy összetett folyamat, mely számos lépésből áll: a megadott geometriai kényszerek detektálása,
eliminálása; a régiók találkozásának finomítása, javítása; az alakzat régiókra bontása (ehhez
quad-struktúra létrehozása); a régiók határainak illesztése görbékkel; az egyes régiók illesztése
4-oldalú B-spline felületekkel.
A munkát irodalomkutatással kezdtem, ahol igyekeztem megismerni magát a generativedesign algoritmust ill. az adott geometriai problémákat. Jelenleg viszonylag kevés olyan cikk
található, amely a teljes problémát összefogja. Az egyik ilyen az Autodesk csapata által írt publikáció [1]. Az itt leírt megoldás található meg a Fusion360 nevű, Autodesk programban, így az
irodalomkutatást követően ebben a keretrendszerben igyekeztem megismerkedni a problémával.
Ezt követően tértem rá az implementálásra, először egy 2D környezetben. Itt az előbb leírt lépések közül megvalósítottam a kényszerező alakzatok detektálását, a határok finomítását, ill.
különböző quadmesh generáló és particionáló algoritmusokat, majd ezeket teszteltem egyszerű példák segítségével. Ezen algoritmusok konstruálásánál további irodalomkutatást végeztem,
ahol igyekeztem a már meglévő megoldásokat megismerni. A végül elkészült programban bár az
egyes lépések elvégzésére implementált algoritmusok működnek, további fejlesztésre van szükség
a quadmesh generálás problémáját illetően. Amennyiben ezt sikeresen teljesítem, következhet a
probléma 3D-be ültetése, amely során a már meglévő algoritmusok egy része szintén használható
marad, azonban számos új nehézség vetődhet fel.
[1] Martin Marinov – Marco Amagliani – Tristan Barback – Jean Flower – Stephen Barley – Suguru Furuta – Peter Charrot – Iain Henley – Nanda Santhanam – G Thomas Finnigan
és mások: Generative Design conversion to editable and watertight boundary representation.
Computer-Aided Design, 115. évf. (2019), 194–205. p.
Horváth Ákos
2021/ 2/ 26.
Támogató: Shapr3D Zrt.
Be the first to comment