ENGINEERINGNET.BE - Dit artikel geeft een aanzet voor een verkenning van de trends die het komende jaar vorm geven aan CAD. Daarbij zijn flexibiliteit, innovatie en duurzaamheid de drijvende krachten in het ontwerpproces.
In dit tijdperk van digitale transformatie wordt het ontwerpproces geconfronteerd met nieuwe data-uitdagingen. De digital thread dient als strategische oplossing om productontwikkeling, productie en service-datastromen met elkaar te verbinden.
De verantwoordelijkheid voor het integreren van deze transformatie in het proces ligt bij het ontwerpteam. De design engineer moet bepalen hoe het gebruik van disruptieve technologieën, zoals ‘additive manufacturing’ en ‘augmented reality’ (AR), effectief kunnen worden ingezet voor de veranderende bedrijfsbehoeften.
De design engineer speelt ook een belangrijke rol om bedrijven te helpen hun duurzaamheidsdoelen te behalen. De geavanceerde en naadloze integratie van CAD-tools in de ontwerpomgeving ondersteunt ze bij het verder optimaliseren voor duurzaamheid.
Door slim gebruik te maken van bijvoorbeeld simulatie en generatief ontwerpen, kunnen ze inschatten hoe materiaalkeuzes de prestaties van een product beïnvloeden en zo bijdragen aan een verdere vermindering van materiaal- en energieverbruik.
Nu de digital thread door de hele productontwikkelingscyclus wordt geweven, in combinatie met initiatieven op het gebied van duurzaamheid, moeten ontwerpteams rekening houden met een veranderende realiteit van hun werk. De centrale thema's worden duidelijk: hoe verschuift de context van productontwikkeling en engineering, en hoe kunnen ontwerpteams zich aanpassen aan deze nieuwe dynamiek?
De rol van de design engineer - Digitale Draad (digital thread)
Alles in het productontwikkelingsproces begint bij en wordt aangestuurd door het ontwerpteam. Daarom speelt de design engineer een hoofdrol in de digital thread-strategie van een bedrijf. Hij of zij is niet alleen de verantwoordelijke om in verbinding te blijven met de digitale draad, maar speelt ook een cruciale rol bij de integratie van innovatieve technologieën zoals additive manufacturing en augmented reality.
Door gebruik te maken van additive manufacturing kunnen design engineers geavanceerde technieken toepassen om ingewikkelde en geoptimaliseerde ontwerpen te maken die profiteren van de unieke mogelijkheden van 3D-printen. Deze aanpak maakt snelle prototyping mogelijk en de realisatie van complexe geometrieën en rasterstructuren die met traditionele methoden onbereikbaar zouden zijn.
Door Design for Additive Manufacturing (DfAM) vanaf de start van het proces te integreren in het ontwerptool, kan het moeizame proces van contextwisselingen worden vermeden bij het combineren van conventioneel vervaardigde en 3D-geprinte onderdelen. Tegelijkertijd biedt de integratie van AR een nieuwe dimensie voor samenwerking.
Ontwerpingenieurs kunnen AR gebruiken om virtuele prototypes te bekijken, te delen en samen aan te werken. Zo worden real-time interactie en snelle ontwerpiteraties mogelijk. Door deze technologieën in de workflow te integreren, kunnen ontwerpers efficiënter communiceren en sneller beslissingen nemen.
Deze aanpak houdt het ontwerpteam niet alleen in de voorhoede van de technologische vooruitgang, maar zorgt er ook voor dat hun bedrijf flexibel en innovatief blijft gekoppeld aan de bredere digitale strategie.
Bedrijven streven ernaar om sneller innovatieve producten van hoge kwaliteit op de markt te brengen. Toch gaat vaak kostbare tijd verloren door de overgang van CAD-ontwerptaken naar aanvullende processen, zoals productievoorbereiding of Finite Elements Analysis (FEA). Deze werkwijze vergroot de kans op fouten, doordat verschillende kopieën van modellen tegelijkertijd worden gebruikt in verschillende contexten.
Eigenlijk moet de hele organisatie zich realiseren dat deze taken veel efficiënter kunnen worden uitgevoerd op het oorspronkelijke CAD-bestand binnen de CAD-omgeving. Design engineers en hun bredere productontwikkelingsteams moeten samenwerken om deze geïntegreerde aanpak als een organisatorische uitdaging voor verandermanagement (OCM) aan te gaan.
De rol van de design engineer - Duurzaamheid
Bedrijven leunen zwaar op hun ontwerpteams bij het behalen van hun duurzaamheidsdoelen, door milieuvriendelijke methodes en afwegingen te integreren in de productontwikkeling. De design engineer neemt daarbij cruciale beslissingen die van invloed zijn op de ecologische voetafdruk van een product. De meest efficiënte manier voor design engineers om te voldoen aan de duurzame ontwerpbehoeften van hun bedrijf is door gebruik te maken van doorontwikkelde en geïntegreerde CAD mogelijkheden.
Voor ontwerpers gaat duurzaam productontwerp verder dan het begrijpen van de impact van materiaalkeuzes op de ecologische footprint van een product. Zo kunnen ze gebruik maken van krachtige hulpmiddelen zoals finite element analyse, generatief ontwerp en parameter gebaseerde optimalisatiemogelijkheden in de moderne CAD-omgevingen om duurzaam ontwerpen verder te laten gaan dan materiaalkeuzes.
Bovendien, als het ontwerpteam verspreid is over verschillende regio's en input nodig heeft van een groot aantal experts, zorgt een ontwerpomgeving met een hoge mate van samenwerking voor essentiële efficiëntie in het proces. Zo kunnen engineeringexperts uit de hele organisatie de impact van het product op het milieu verbeteren door het energieverbruik, de uitstoot en het materiaalgebruik van verschillende ontwerpkeuzes te optimaliseren met behulp van een breed scala aan geïntegreerde simulatietools.
Daarnaast maakt de toepassing van generatieve ontwerptechnologie het mogelijk om innovatieve, lichtgewicht constructies te onderzoeken, waardoor de algehele efficiëntie van het product nog verder kan worden verbeterd. Tot slot stelt parametergebaseerde optimalisatie ingenieurs in staat om ontwerpen te fine-tunen voor een minimale impact op het milieu.
Het verruimen van het gebruik van het ontwerptool naar meer volledig geïntegreerde mogelijkheden vraagt om training en procesverandering. Ontwerpingenieurs moeten eerst leren hoe ze geïntegreerde simulatie, productie, generatief ontwerp en additive manufacturing het beste kunnen toepassen om het meest efficiënte en effectieve ontwerpproces te realiseren.
Vervolgens moet de organisatie de bijbehorende procesverandering omarmen. Zodra de juiste hulpmiddelen en het juiste proces aanwezig zijn, kunnen ontwerpingenieurs op de meest efficiënte manier bijdragen aan de ontwikkeling van duurzame producten en zo het bedrijf sturen in de richting van het behalen van de duurzaamheidsdoelstellingen.
Hoe zit het met toegepaste AI?
Eén manier waarop we toegepaste kunstmatige intelligentie (AI) geïntegreerd zien in de ontwerpwereld is via generatieve ontwerptechnologie. De herhalende aard van generatief ontwerpen maakt het mogelijk om snel talloze ontwerpalternatieven te genereren en te evalueren, wat resulteert in een meer coöperatief ontwerpproces.
Door generatief ontwerp te integreren in engineering workflows kan een groot aantal mogelijke ontwerpalternatieven worden onderzocht zonder de digitale draad te doorbreken. Door generatief ontwerpen wordt de digitale draad voorzien van een continue stroom van ontwerpiteraties en inzichten, waardoor een uitgebreid, onderling verbonden begrip ontstaat van de evolutie van het product.
Omdat de toegepaste AI-algoritmes in generatieve ontwerptools prioriteit kunnen geven aan efficiënt gebruik van hulpbronnen, gewichtsreductie en andere milieufactoren waarmee rekening wordt gehouden tijdens het ontwerpproces, kunnen deze tools innovatieve oplossingen voorstellen die aansluiten bij de duurzaamheidsdoelstellingen van het bedrijf.
Generatief ontwerp kan bijvoorbeeld structuren voorstellen die minder materiaal gebruiken zonder de sterkte aan te tasten of bepaalde geometrieën aanbevelen die de energie-efficiëntie van het eindproduct verbeteren.
Toegepaste AI kan ook worden ingezet om de gebruikerservaring van CAD te verbeteren door gebruiksvoorkeuren van gebruikers te analyseren, zowel positieve als negatieve, en hen te helpen zich te verbeteren.
Het systeem kan bijvoorbeeld herkennen dat de gebruiker een bekend ontwerppatroon toepast (zoals dezelfde set CAD-kenmerken na elkaar) in verschillende ontwerpen en op verschillende locaties. Het systeem kan dan op intelligente wijze voorstellen om deze patronen automatisch te verzamelen en toe te passen, waardoor de workflow van de gebruiker wordt gestroomlijnd.
Verder zou AI gebruikersproblemen kunnen signaleren bij het ontwerpen van specifieke functies. Het zou inzichten uit de successen van andere gebruikers kunnen gebruiken om de betreffende gebruiker te helpen, door training voor te stellen en gedetailleerde aanwijzingen te geven.
Het is cruciaal om te benadrukken dat de effectiviteit van deze AI-gestuurde verbeteringen afhangt van de toegang tot gegevens over het gebruikspatroon van de gebruiker, een factor die gemakkelijk toegankelijk is binnen de context van een SaaS-geleverd product.
Conclusie
In een wereld waar macro-economische factoren voor onzekerheid zorgen, ligt de verantwoordelijkheid voor het onderzoeken en verbeteren van de productontwikkelingscyclus bij het ontwerpteam, en in het bijzonder bij de design engineer.
Door gebruik te maken van geïntegreerd innovatieve ontwerptechnologie in de CAD-omgeving, kan de design engineer de digitale draad instandhouden en tegelijkertijd ontwerpen maken die voldoen aan de algemene duurzaamheidsdoelen van het bedrijf.
In 2024, wanneer de digitale draad en duurzaamheidsinitiatieven elkaar kruisen, worden design engineers geconfronteerd met de realiteit dat de context van hun wereld aan het veranderen is. En ze moeten zich snel aanpassen.
door Brian Thompson, Division Vice President en General Manager van het CAD Segment bij PTC
