Generatives Design Wenn Computer und Entwickler ihre Kompetenzen kombinieren

| Aktualisiert am 30.11.2020Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Auch die Autodesk University ist in diesem Jahr der Corona-Pandemie zum Opfer gefallen und wurde virtuell abgehalten. Typischerweise finden sich bei dieser Veranstaltung Exponate, die die Zukunft der Produktentwicklung demonstrieren sollen. Highlights waren in diesem Jahr u.a. ein kletterndes Fahrzeug und ein nachhaltiges Rennrad – beide entwickelt mithilfe des generativen Designs.

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Reimagine Possible – unter diesem Motto wurde auf der virtuellen Autodesk University unter anderem ein Fahrzeugkonzept von Hyundai vorgestellt, das fahren und klettern kann.
Reimagine Possible – unter diesem Motto wurde auf der virtuellen Autodesk University unter anderem ein Fahrzeugkonzept von Hyundai vorgestellt, das fahren und klettern kann.
(Bild: Hyundai)

Unter dem Motto „Reimagine Possible“ fand vergangene Woche die Autodesk Universityals globale Online-Konferenz statt. Realitäten überdenken und neu erschaffen – dieses Thema wurde den mehr als 100.000 Anwendern und Experten aus Design & Konstruktion, Architektur-, Ingenieur- & Bauwesen sowie Media und Entertainment in über 750 Vorträgen und in allen Facetten dargestellt. Highlights waren unter anderem ein kletterndes Konzeptfahrzeug von Hyundai und ein nachhaltiges Konzeptrennrad – entwickelt mithilfe des generativen Designs in Autodesk Fusion 360.

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Konzeptfahrzeug bewegt sich wie ein Reptil

Das neue Ultimate Mobility Vehicle (UMV)-Konzept namens „Elevate“ von Hyundai wurde mit generativem Design und Autodesk Fusion 360 im Think Tank „New Horizons Studio“ entwickelt. Das futuristische Konzeptfahrzeug kann sich sowohl wie ein Reptil in unwegsamem Gelände bewegen als auch im Stadtverkehr genutzt werden. Hyundai entwickelte neue Komponentendesigns, die es dem unter anderem ermöglichen, mühelos über Hindernisse zu „klettern“.

Das Modell löst damit die Herausforderungen, an denen aktuelle Rettungs- und Geländefahrzeuge besonders in abgelegenen Gebieten häufig scheitern, ohne dafür die Tauglichkeit für einen Einsatz im Stadtverkehr zu opfern: Auch im Einsatz in der Stadt kann das Mobilitätskonzept Herausforderungen meistern, die herkömmliche Fahrzeuge bisher nicht überwältigen können – etwa Transporthürden für Personen mit eingeschränkter Mobilität.

Elevate kann fahren und gehen

Mithilfe des generativen Designs in Fusion 360 wurden stärkere, leichtere und vielseitigere Komponenten entworfen, als sie heute im traditionellem Fahrzeugdesign zum Einsatz kommen. Unter anderem durch diese neuen Komponenten ist das Fahrzeug in der Lage, ungewöhnliches und bisher unwegsames Gelände auf völlig neue Art und Weise zu durchqueren: Elevate kann sowohl fahren als auch gehen.

Für die Entwickler waren damit natürlich Herausforderungen verbunden: Sie mussten neue Materialien, aber auch komplett neue Geometrien nutzen, um ihr Ziel zu erreichen. Denn in jedem der vier Beine des Fahrzeugs befinden sich Elektromotoren mit hohem Drehmoment in allen Gelenken. Dies erfordert, dass die strukturellen Komponenten stark und starr sind. Die Anforderungen an das Fahrzeughandling und die Nutzlast erfordern aber auch, dass sie und die motorgetriebenen Räder, die die „Füße“ des Fahrzeugs bilden, gleichzeitig besonders leicht sind.

Rechenleistung aus der Cloud bedeutet Zeit für Kreativität

Durch das generative Design konnte Hyundai den Prozess der Entwicklung der Designideen der Fahrzeugkomponenten beschleunigen. Bei generativem Design entwickelt ein Computer tausende Ideen anhand der durch den Ingenieur vorgegebenen Parameter und bewertet diese Designoptionen im Hinblick auf Belastbarkeit, Gewicht, Kosten, Herstellungskomplexität und Nachhaltigkeit. Durch die Cloud-Lösungen von Autodesk konnten Hyundais Ingenieure bei der Entwicklung der UMV-Konzepte zudem auf nahezu unbegrenzte Rechenleistung in der Cloud zugreifen, um repetitive Aufgaben deutlich zu reduzieren und damit mehr Zeit für Kreativität und Innovation zur Verfügung zu haben.

Über den Think Tank "New Horizons Studio"

Das New Horizons Studio ist ein Think Tank der Hyundai Motor Group im Silicon Valley, das Konzepte für die Mobilität der Zukunft entwickelt. Das Ziel der Entwicklung im New Horizons Studio sind die Ultimate Mobility Vehicles – also Fahrzeuge, die die höchste Entwicklungsstufe automobiler Mobilität darstellen und die Grenzen des bisherigen Offroading sprengen. Das Studio geht davon aus, dass die Kombination aus angetriebenen Rädern und angetriebenen Beinen zu Bodenfahrzeugen mit beispiellosen Fortbewegungsfähigkeiten führen wird. New Horizons möchte einen Beitrag zum Kerngeschäft der Hyundai Motor Group im Automobilbereich leisten, um in neue Märkte zu expandieren, die den Transport auf und abseits der Straße verbessern. Das „Elevate“-Fahrzeug wurde als 5:1 Prototyp entwickelt, um die Möglichkeiten eines kletternden Fahrzeugs zu testen.

Konzeptfahrrad bei Decathlon: Nachhaltigkeit im Fokus

Auch Decathlon hat für die Entwicklung eines Prototyp auf die generativen Designfunktionen von Autodesk Fusion 360 gesetzt. Das Ziel: die digitale Transformation des Produktdesignprozesses, um den CO2-Ausstoß des Unternehmens langfristig zu verringern. Das erste Ergebnis des Engagements ist ein neues High-Performance-Konzeptrennrad, das das Potenzial hat, für jeden Kunden individuell aus Aluminium per 3D-Druck produziert zu werden.

Bei der Entwicklung von Rennrädern müssen verschiedene komplexe Herausforderungen gelöst werden, um die Qualität und Sicherheit des Rennrads zu gewährleisten, etwa bei der Entwicklung des Rahmens und der Federgabel. Dabei gilt es zunächst, die erheblichen dynamischen Kräfte zu berücksichtigen, die auf die Gabel beim Bremsen und hohen Geschwindigkeiten wirken. Darüber hinaus stellt die Federgabel das Verbindungsstück zwischen Lenker und Vorderrad dar. Das bedeutet, sie muss gleichzeitig stabil, aber auch beweglich sein.

Das individuelle Rennrad aus dem 3D-Drucker

Auch beim Material ermöglicht der Ansatz Flexibilität: Normalerweise bestehen – gerade im Radrennsport, bei dem jedes Gramm ins Gewicht fällt – die Fahrräder aus Carbon bzw. Kohlefaser. Da dieses Material schwer zu recyclen ist, entschied sich Decathlon stattdessen für den Einsatz von Aluminium. Die Kombination aus generativem Design und 3D-Druck reduziert nicht nur die eingesetzten Rohstoffe, sondern auch die Transportwege.

Das Projekt zeigt, welchen entscheidenden Beitrag generatives Design zum kreativen Prozess für Designer leisten kann. Mit Hilfe der Tools von Autodesk vereinte Decathlon künstliche Intelligenz und menschliche Kreativität, um Nachhaltigkeits- und Leistungsziele zu verfolgen – und gleichzeitig die Wünsche und Anforderungen der Verbraucher zu adressieren..

Scott Reese, Senior Vice President bei Autodesk

Dieser Beitrag ist in Zusammenarbeit mit unserem Schwesterportal konstruktionspraxis entstanden.

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