Generative design: ontwerp de toekomst

Weldoordacht design is vaak een belangrijke voorwaarde voor innovatie. Dankzij generative design kun je het meeste denkwerk overlaten aan slimme algoritmen.

Wat is generative design?

Generative design ofwel generatief ontwerp is een proces waarbij software op basis van algoritmen zelfstandig ontwerpvoorstellen genereert. Designers voeren daarbij vooraf zoveel mogelijk variabelen in. Bijvoorbeeld het beoogde doel, de omstandigheden en het beschikbare materiaal, maar ook zaken als kostenbeperkingen. Een algoritme berekent vervolgens razendsnel duizenden mogelijke ontwerpen door. Het kiest daaruit de modellen die het beste voldoen aan de vooraf gestelde eisen.

Een voorbeeld verduidelijkt dit. Stel dat je een stoel wilt ontwerpen. Je vertelt de software dat je stoel van hout moet zijn. Je geeft ook de maximale draagkracht van de stoel op. Vervolgens gaat het systeem zelfstandig aan de slag en presenteert het een ideale stoel op basis van de door jou gestelde eisen.

Wat is de relatie met het evolutieproces in de natuur?

In levensvormen vinden continu allerlei mutaties plaats. Levensvormen met de meest succesvolle veranderingen hebben de grootste overlevingskans en dus ook de grootste kans op gezond nageslacht. Zo worden ‘succesvolle’ mutaties het beste doorgegeven aan een nieuwe generatie, en past een soort zich uiteindelijk zo goed mogelijk aan de omgeving aan.

Een soortgelijk principe vindt plaats bij generative design. De software doet in een hoog tempo allerlei wijzigingen aan het design, waarbij het effect van die wijziging continu wordt doorgemeten. De meest succesvolle wijzigingen blijven bestaan en vormen weer het startpunt voor nieuwe optimalisaties. Uiteindelijk blijven designs over die zo goed mogelijk voldoen aan de gestelde wensen en eisen.

Wat is het verband tussen biomimicry en generative design?
Ontwerpen gegenereerd met generative design hebben om bovenstaande redenen opvallend vaak organische, natuurlijk aandoende vormen. Dat is niet zo gek, want de natuur werkt volgens hetzelfde principe: er vinden continu mutaties plaats en de beste varianten blijven over. Generative design zal dus vaak ogenschijnlijk die natuur nabootsen. En dat is weer precies wat biomimicry beoogt.

Wat zijn de voordelen van generative design?

Generative design heeft een aantal grote voordelen:

  1. Creativiteitsgrenzen doorbreken

Allereerst is de creativiteit van de ontwerper niet langer een beperkende factor. De software kan met designvoorstellen komen waaraan de ingenieurs niet of nauwelijks gedacht hebben. Het doorbreekt daarmee de beperkingen van de menselijke creativiteit.

  1. Kosten besparen

Het uitvoerig testen en simuleren achteraf is niet meer nodig. Dit zit namelijk al ingebakken zit in het proces. De software test de ontwerpen ‘on the fly’ door ingebouwde simulatie. Sterker nog: het design is gebaseerd op de uitkomsten hiervan. Daardoor zijn kostbare wijzigingen achteraf niet nodig en voorkom je nare verrassingen achteraf.

  1. Ontwerpprocessen versnellen

Generative design maakt het ontwerp van een enorme hoeveelheid designs mogelijk. Een mens van vlees en bloed zou een veelvoud van de tijd nodig hebben voor een gelijke hoeveelheid ontwerpen.

  1. Innovaties mogelijk maken

Generative design genereert ontwerpen die zijn geoptimaliseerd voor de vooraf gegeven beperkingen en omstandigheden. Dat kan weer de basis vormen voor innovaties.

Maakt generative design mensen volledig overbodig?
Nee, om twee redenen. Ten eerste zijn designers nog altijd nodig voor het bepalen van de vereisten. Daarnaast hebben algoritmes geen gevoel voor esthetiek en emotie. Het ontwerp van bijvoorbeeld een auto kun je dan ook slechts ten dele aan een kunstmatige intelligentie overlaten. Er zal altijd een mens moeten zijn die het ontwerp optimaliseert voor de mens.

Voor welke toepassingen is generative design geschikt?

Generative design is inzetbaar voor vrijwel alles waarbij het product intensief blootgesteld wordt aan de krachten van de natuur, zoals zwaartekracht of luchtweerstand. De algoritmes kunnen namelijk die natuurkunde voor hun rekening nemen en optimale ontwerpen genereren. Het meest tot zijn recht komt het bovendien wanneer kleine details grote veranderingen tot gevolg kunnen hebben. Denk aan het ontwerp van luchtvaartonderdelen of in de Formule 1, waarbij minieme aanpassingen grote effecten hebben op bijvoorbeeld aerodynamica.

Wat is de relatie met additive manufacturing?
Additive manufacturing is het snel produceren van prototypen en onderdelen door 3D-printing. Dat principe sluit perfect aan bij generative design. Via generative design kun je immers snel ontwerpen genereren, die je via additive manufacturing kunt omzetten in concrete producten. Dat maakt bijvoorbeeld een enorm gestroomlijnde rapid prototyping mogelijk.

Bovendien is additive manufacturing een soort ‘realitycheck’ voor ontwerpen die met generative design zijn gegenereerd. Een ontwerp kan in theorie misschien wel het beste aansluiten bij de opgegeven parameters, maar in de echte wereld onvoorziene nadelen hebben. Additive manufacturing maakt die ‘real world’-testen eenvoudig en kosteneffectief.

Dick Hissink

Dick Hissink is Sales Director en Benelux Geo Leader bij Dassault Systemes. In zijn huidige rol geeft hij leiding aan het directe verkoopkanaal binnen de Benelux, voor het gehele product portfolio. Gedurende zijn loopbaan is Dick altijd gepassioneerd om bedrijven the helpen veranderen door innovatief gebruik van technologie. In verschillende rollen heeft hij klanten geholpen om succesvol transformaties door te voeren en nieuwe technologie te introduceren. Dick Hissink heeft in zijn lange ervaring diepe kennis opgebouwd over zowel de mogelijkheden als de uitdagingen van veranderprocessen in verschillende marktsegmenten. Na zijn opleiding Hogere Zeevaartschool een een korte periode op zee als koopvaardij officier is Dick altijd werkzaam geweest in commerciële- en management functies.