Evolúciós algoritmusok a terméktervezésben
Napjainkban az esztétika az egyediség meghatározó elemévé vált, ezért nagyon értékes olyan termékeket találni, melyek jelentősen különböznek versenytársaiktól. Az emberek hajlamosak ilyen termékek vásárlására, melyeknél nem a funkció a domináló tényező. A természeti esztétikai elemek fontos szerepet játszanak a termékek kialakításában. A Rhino Grasshopper szoftver (vizuális programnyelv) segítségével létrehozhatók algoritmusok melyek esztétikai és funkcionális jellemzőket kombinálnak.
E cél elérése érdekében több fitnesz (alkalmassági) függvényt hoztunk létre, melyek az adott megoldásokat vizsgálják. A fitnesz függvények folyamatosan kiértékelődnek, és egyre jobb eredményeket érnek el az adott probléma megoldására az iteráció során. Az evolúciós algoritmusok egyszerre több lehetséges megoldást is figyelembe vehetnek, ellentétben a legtöbb optimalizációs eljárással szemben.
A generatív tervezés lehetővé teszi több ezer tervvázlat létrehozását egyetlen tervezési probléma megoldására az alapvető paraméterek megadásával. Ilyen paraméterek a befoglaló geometriai méretek, a terhelés, a szilárdság, az anyag és a gyártási technológia. A generatív tervezés előnye az alkatrészek összevonása. A módszer komplexitása és az additív gyártástechnológiák lehetővé teszik összetett alkatrészek gyártását. Ezt a technológiát egyre több helyen kezdik alkalmazni, mint például az autóiparban (pl.: felni, vázszerkezetek), bútorok tervezésénél, home decor termékeknél.
Tanulmányuk esetében egy széket és egy vázát terveztünk evolúciós algoritmusokkal. A termékek tervezésénél a fő természeti esztétikai elemek az aranymetszés és a Fibonacci spirál voltak, illetve ezeknek matematikai alapjai. A szék esetén ezek a jelenségek a szék geometriájában, a háttámla dőlésének szögében, a kartámasz magasságában, az felületek arányaiban nyilvánulnak meg. A váza esetében szintén a geometriában, arányokban figyelhetők meg.
A tanulmány egy kényelmes szék és egy váza fitnesz függvényekkel, evolúciós algoritmusokkal való tervezésére és optimalizálására fókuszál. A szék követi a már piacon felelhető étkezőszékek fő geometriai paramétereit. A szék fő anyaga egy hengeres acélprofil. A váza egy 3D nyomtatható palástra, mely több természeti esztétikai elemet tartalmaz, és egy üveg alkatrészre bontható.
Az algoritmusok a tervezés igen széles skáláját fedhetik le. Ezenkívül lehetővé teheti a felhasználó számára, hogy termékeinek saját tervezője legyen, több variációból választhat saját ízlésének megfelelően.
szerzők
-
Blahó Bence Ádám
Ipari terméktervező mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc) -
Suin Kevin
Ipari terméktervező mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Trautmann Laura
Adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék -
Dr. Botzheim János
Tanszékvezető, ELTE Informatikai Kar, Mesterséges Intelligencia Tanszék (külső)
