Generative Design Die Cloud wird zum Mitarbeiter des Konstrukteurs

Digitalisierung, Automatisierung, Industrie 4.0: Autodesk zeigte auf seiner Anwenderkonferenz, wie sich diese Schlagworte in der Softwareentwicklung widerspiegeln. Spannend bleibt, wie sich die Rolle des Konstrukteurs entwickeln wird.

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Dieser Artikel erschien erstmals im März 2018 im MM Maschinenmarkt.

Wer noch an der zügigen Einführung digitaler Prozesse zweifelt oder skeptisch ist, welche Vorteile das Unternehmen bringen kann, der muss eine Anwenderkonferenz der großen CAD-Softwarehersteller in den USA besuchen. Das aktuellste Beispiel: die Autodesk University im November 2017 in Las Vegas. Neben viel Show und – für Europäer gewöhnungsbedürftig – viel Pathos werden hier mit Enthusiasmus Lösungen und Projekte vorgestellt, die Digitalisierung in all ihren Facetten zeigen: mal banal, mal gewagt, mal komplex. Manches mag dem europäischen Wunsch nach Sicherheit und Datenschutz zuwider gehen und gerade die vorgestellten (Hoch-)Schulprojekte sind im europäischen Vergleich weniger erwähnenswert. Doch was allen gemeinsam ist: eine Freude an Design, an Konstruktion, an digitalen Prozessen und ein spielerischer Umgang mit der dafür nötigen Software.

Automatisierung des ganzen Lebens

Was hat das mit Autodesk zu tun? Das Softwareunternehmen zeigte auf seinem Anwenderkongress, wie man sich die Produktentwicklung und -entstehung in der Zukunft vorstellt und wohin sich die eigene Software entwickelt. Im Zentrum steht die Automatisierung und wie man sie in das tägliches Leben integriert. Das klingt zunächst befremdlich, weil auf der Autodesk University der Begriff „Automatisierung“ in einem etwas anderem Sinne genutzt wird, als wir das gewohnt sind. Natürlich ist damit auch die automatisierte Ablauf in einer industriellen Fertigung gemeint, aber ebenso vernetzte Geräte wie Fitbit oder Alexa, die den Alltag „automatisieren“. Es geht also vielmehr um Vernetzung und Digitalisierung in allen Bereichen, die Autodesk bedient.

Dazu gehört auch „automatisiertes“ Konstruieren, also das generative Gestalten, wie CEO Andrew Anagnost bekräftigt: „Wir bewegen uns immer mehr in Richtung automatisierter Konstruktionsprozesse.“ Damit hält nun auch künstliche Intelligenz und Machine Rearning Einzug in die Konstruktion.

Zahlreiche Designvarianten dank Rechenleistung der Cloud

Doch was bedeutet das? Bis heute entwickeln Konstrukteure und Ingenieure Designvarianten der Produkte und Komponenten, die dann Tests und Simulationen durchlaufen müssen, um ihre physikalischen Parameter zu verifizieren. Prinzipiell lässt sich ein solcher Prozess automatisieren, wenn die physikalischen und konstruktiven Randbedingungen für das entsprechende Produkt vorliegen. Das ist die Idee des generativen Gestaltens: der Mensch nutzt nicht mehr den Computer, um einzelne Varianten zu erstellen, sondern er füttert den Computer – oder besser eine Cloud-Anwendung – mit Informationen.

Was ist Generatives Design?

So entsteht eine riesige Menge an Desginvarianten, an die der Konstrukteur vielleicht gar nicht gedacht hat. Rechnergestützt werden zunächst die Varianten selektiert, die den Vorgaben am besten entsprechen. Beispielhaft zeigte das Jeff Kowalski, CTO von Autodesk, anhand der Radachse eines Skateboards. Ziel war eine möglichst leichte Bauweise, aber dennoch eine traditionelle Fertigung (Werkzeugmaschine oder 3D-Drucker). Niemand sollte für das 3D-Modell etwas zeichnen müssen, sondern nur die erforderlichen Parameter definieren. Lernende Algorithmen berechneten dann das Bauteil.

Wie in Zukunft Produkte entwickelt werden

Ist der Beruf des Konstrukteurs oder das klassische Produktdesign somit bald passé? Folgt man Autodesks Visionen im Bereich „Generative Design“, beschleicht einem das Gefühl, dass Konstrukteure und Ingenieure eigentlich überflüssig werden könnten, um neue Produkte zu entwickeln. Robert Yancey, Director Manufacturing and Production Industry Strategy and Business Development bei Autodesk, wiegelt ab. „Der Computer kann bestimmte Dinge sehr gut und sehr effizient. Allerdings gibt es auch Dinge, die nur ein Mensch kann: Kreativität, Intuition oder auch nicht-quantitative und qualitative Entscheidungen treffen.“

Sicherlich wird sich das Berufsbild somit ändern, aber der Konstrukteur wird weiterhin Randbedingungen, Variablen und Ziele festlegen. „Statt einer einzigen Lösung bieten wir ihm dann eine breite Auswahl an Lösungen an, die die geforderten Kriterien erfüllen. Dann kommen Intuition und Kreativität hinzu, um daraus eine Auswahl zu treffen, die den eigenen Bedürfnissen am besten entgegen kommt. Das muss nicht das Optimum sein“, so Yancey weiter. Der Computer unterstützt somit als „Mitarbeiter“ den Konstrukteur.

Werden die Vorgaben und Konstruktionen sehr komplex, dann wird es allerdings in Zukunft auch dem Ingenieur immer schwerer fallen, die Vorschläge zu verstehen. Hier soll dann Virtual Reality (VR) dabei helfen, die richtigen Entscheidungen zu treffen. „Wir kommen von einfarbigen 2D-Modellen und der nächste Schritt wird jetzt VR sein,“ erklärt Kowalski. „Mit VR wird das Verständnis für die erzeugten Modelle gesteigert. Man kollaboriert also mit dem Computer anstatt mit dem Entwickler.“

Neue Werkzeuge in Autodesk-Software

Diese Entwicklung in Richtung generativen Gestaltens beeinflusst die Softwareentwicklung bei Autodesk bereits seit einigen Jahren. Bisher wurden deshalb auf der Forschungsplattform „Dreamcatcher“ über mehrere Jahre Erfahrungen gesammelt, um nun Autodesk Generative Design (AGD) als kommerzielles Tool anbieten zu können. Das Softwareunternehmen will den Anspruch erfüllen, von der Konstruktion zur Produktion durchgängig entsprechende Software anzubieten. So wird AGD nun für Anwender der 3D-Drucksoftware Netfabb Ultimate und der CAD/CAM/CAE-Plattform Fusion 360 Ultimate verfügbar sein.

Doch Autodesk geht noch weiter und verbindet Konstruktion und Produktion auch innerhalb der Software. Lisa Campbell und Stephen Hooper, Senior Vice President und Senior Director, Business Strategy and Marketing, stellten mit Autodesk Fusion Production eine neue cloudbasiderte Plattform vor. Sie soll produzierenden Unternehmen die Möglichkeit geben, ihre Produktion zu digitalisieren, indem die Produktionsplanung, die Auftragsverfolgung und die Maschinenüberwachung in einem einzigen Werkzeug zusammenführen und dafür die digitalen Daten aus der Konstruktion nutzen. Beispielsweise werden bei der Konstruktion eines Bauteils auch Bearbeitungswege festgelegt – Informationen, die die Maschine in der Produktion benötigt. „Wir können Design und Manufacturing nicht mehr trennen; beide Schritte gehören zusammen,“ so Campbell. So sind nun die Verantwortlichen in der Fertigung in der Lage, die in den Produktionsprozessen gesammelten Daten zu nutzen und in Echtzeit über die gesamte Lieferkette hinweg sichtbar zu machen. Andererseits können die Konstrukteure nachgelagerte Prozesse betrachten, um das Produktdesign hinsichtlich der Herstellbarkeit zu verbessern. Hooper: „Was wir eigentlich tun, ist, Menschen, Daten und Maschinen miteinander zu verbinden, um die Produktivität zu verbessern und flexibel auf die Nachfrage zu reagieren.“

Mit all diesen Verbesserungen will Autodesk möglichst vielen Menschen über die Cloud Werkzeuge zur Verfügung stellen, mit denen sie zunehmend automatisiert Produkte entwickeln können. Getreu nach dem von Andrew Anagnost immer wieder betonten Motto „more – better – less“ soll es jedem möglich sein, mehr Produkte mit weniger Aufwand aber in besserer Qualität zu entwickeln. MM

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