• sales
  • 064-931-9191
  • admin@sync-innovation.com
  • support
  • 095-778-1204
  • support@sync-innovation.com
  • mon-sat 8:00-19:00
Menu

อะไรคือ Generative Design สำคัญอย่างไรต่อการผลิต

อะไรคือ Generative Design

เป็น 1 ในหัวข้อการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ได้รับความสนใจอย่างมากในปี 2019 เนื่องจากหลายค่าย หลายโปรแกรม พร้อมสำหรับการใช้งาน หรือแม้กระทั่งรางวัลดีเด่นด้านอุตสาหกรรมก็ยังมอบให้กับบริษัทที่พัฒนาโมดูลของส่วนนี้ นั้นคือ Generative Design นั่นเอง (“3D Software of the year: Autodesk Netfabb” )

การออกแบบในสมัยก่อนจนถึงปัจจุบัน มีข้อจำกัดหลายอย่าง ที่ไม่สามารถผลิตได้ตามที่ต้องการ เช่น ชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อน Undercut โครงถัก ภายในกลวง หรือแม้กระทั่งงานก่อสร้างขนาดใหญ่ ดังนั้นการเข้ามาของเทคโนโลยีการผลิตสมัยใหม่ไม่ว่าจะเป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ (3D printer) ความรู้ด้านวัสดุสมัยใหม่ (advance materials) ดังนั้นการปรับปรุงองค์ความรู้ในการออกแบบผลิตจากเดิม จึงเป็นการพัฒนาไปอีกขั้นหนึ่ง ไม่เฉพาะชิ้นส่วนผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรม แต่รวมไปถึงงานทางสถาปัตยกรรม การก่อสร้าง หรืองานศิลปะอีกด้วย

สำหรับนิยามของคำว่า Generative Design ของผู้เขียนคือ “การปรับปรุงข้อมูลเดิมหรือคิดค้นใหม่ โดยมีเป้าหมาย (Goal) ที่ชัดเจนผ่านการวิเคราะห์ทางตัวเลข” ถ้าพูดรวมๆจะดูกว้างจนไม่เข้าใจว่าคือศาสตร์อะไร ? แต่ในเชิงการผลิตชิ้นส่วนจะเข้าใจได้ง่าย เช่น

ตัวอย่างที่ 1 ปรับปรุงแบบของชิ้นส่วน A เพื่อให้มีน้ำหนักลดลง 50% โดยที่ยังสามารถใช้งานได้ตามปกติ

ตัวอย่างที่ 2 ออกแบบชิ้นส่วน B เพื่อให้สามารถรับแรงกดได้มากขึ้น 20% โดยใช้เนื้อวัสดุเท่าเดิม

กรณีตัวอย่างปัจจุบันมีคอมพิวเตอร์ช่วยวิเคราะห์ทางวิศวกรรม (Computer Aided Engineering, CAE) ในการทำงานดังกล่าว ทำให้ผู้ใช้ไม่ต้องเสียเวลาในการคำนวนที่ซับซ้อน

ชิ้นส่วนปกติที่ใช้งาน

before generative design

ที่มา: Autodek Fusion 360 sample model

ชิ้นส่วนที่ผ่านขั้นตอน Generative design

generative design

ที่มา: Autodek Fusion 360 sample model

generative design

ที่มา: https://twitter.com/eric_cadplm/status/892764669739507712

น้ำหนักของชิ้นงาน

สามารถลดต้นทุนจากการลดวัสดุ ระยะเวลาในการผลิต ในขณะที่สามารถใช้งานได้เหมือนเดิม

น้ำหนักของชิ้นงาน

ลดส่วนที่ไม่จำเป็นต่อการรับแรง หรือน้ำหนักออก โดยการวิเคราะหืทางวิศวกรรม

รูปร่างที่ซับซ้อน

สามารถออกแบบให้เหมาะสมกับการใช้งาน โดยไม่มีข้อจำกัดด้านกระบวนการผลิต

รูปร่างที่ซับซ้อน

ใช้เทคโนโลยี 3D Printer ในกระบวนการผลิตเป็นหลัก ซึ่งสามารถขึ้นรูปได้อย่างอิสระ

ทำได้ทันที

มีโปรแกรมจำนวนมากที่มีโมดูลนี้ รองรับ Generative Design จาก 3D Model เดิม โดยไม่ต้องเขียนแบบขึ้นมาใหม่

ทำได้ทันที

บริษัทขนาดใหญ่ สามารถส่งไฟล์ 3D Model ผ่านระบบ Cloud เพื่อวิเคราะห์ได้ในทันที โดยไม่ต้องเสียเวลาพัฒนาภายใน

เริ่มต้นการนำมาใช้อย่างไร ?

สำหรับชิ้นส่วทางอุตสาหกรรมที่ใช้โปรแกรมช่วยในการออกแบบ (Computer Aided Design, CAD) อยู่แล้ว หลายๆโปรแกรมตอนนี้ในส่วนของโมดูลการวิเคราะห์ทางวิศวกรรม สามารถนำ 3D Model ที่มีอยู่แล้ว มาเข้าสู่กระบวนการ Generative Design ซึ่งช่วยให้ได้แบบจำลองใหม่ที่เหมาะสม ได้โดยไม่ต้องออกแบบใหม่ทั้งหมด ดังนั้นจึงสามารถคำนวนหาปริมาณวัสดุที่ใช้ ต้นทุนที่ลดลง ได้ในทันที หรือในกรณีที่ต้องการผลวิเคราะห์ทางวิศวกรรมด้วย (Computer Aided Engineering, CAE) ตอนนี้ก็มีหลายบริษัทที่พัฒนาซอฟแวร์ตัวนี้ขึ้นมาโดยเฉพาะ โดยไม่เกี่ยวข้องกับส่วนการสร้าง 3D Model ทั้งนี้ส่วนใหญ่จะใช้คำว่า Topology Optimization ซึ่งหมายถึงการปรับปรุง 3D Model ในขณะที่ Generative Design จะมีความหมายที่กว้าง ไม่เฉพาะตัว 3D Modelตัวอย่างโปรแกรมช่วยในการปรับปรุงชิ้นงานตามแนวคิด Generative Design เพื่อลดน้ำหนัก และสามารถทำงานและรับแรงได้เหมือนเดิม

Generative Design กับเทคโนโลยี 3D Printing

ด้วยความที่แบบจำลอง 3 มิติ ของชิ้นงานเมื่อผ่านการ redesign มาแล้วนั้น มักจะมีรูปร่าง หน้าตาที่แปลกจากชิ้นส่วนทั่วๆไป ซึ่งแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยในกระบวนการขึ้นรูปแบบปกติ (conventional manufacturing) หรือทำได้ค่อนข้างยาก เช่นงานที่มีฟีเจอร์ภายในโครงสร้างอีกทีหนึ่ง ซึ่งแม่พิมพ์ที่ต้องใช้งานในการฉีด หรืออัด จะมีความซับซ้อน และต้องใช้วิศวกรที่ชำนาญการ ในการออกแบบ ซึ่งมีค่าใช้จ่ายที่สูงกกว่าปกติ

ชิ้นงานจากกระบวนการพิมพ์ 3 มิติ เกิดจาก การเติมเนื้อวัสดุทีละชั้น จนได้รูปร่างชิ้นงานที่ต้องการ ดังนั้นจึงไม่มีข้อจำกัดสำหรับชิ้นงานที่ซับซ้อน มีรายละเอียดภายใน หรือหัวขึ้นรูปวิ่งชนชิ้นงาน เหมือนเครื่อง CNC Milling กลึง ที่เป็นการเอาเนื้อวัสดุออก

ดังนั้นเครื่อง 3D Printer หรือเครื่องพิมพ์ 3 มิติ จึงเป็นเครื่องที่เหมาะสมมากที่สุดสำหรับงาน Generative Design เนื่องจากตัดข้อจำกัดในการผลิตได้หมด อย่างไรก็ตาม ข้อเสียในปัจจุบันคือกำลัง หรืออัตราการผลิตในระดับ Mass Production ที่ช้ากว่ากระบวนการผลิตทั่วไป หมายเท่า ดังนั้น ในปัจจุบันชิ้นงานที่ผ่านการ Optimization มาแล้ว มักอยู่ในอุตสาหกรรมที่ผลิตภัณฑ์มีราคาสูง เช่น รถสสมรรถนะสูง เครื่องบิน อากาศยาน ยานอวกาศ ชิ้นส่วนขนาดเล็กและซับซ้อนในเครื่องจักร ในขณะที่ชิ้นส่วนทั่วๆไป ยังติดข้อจำกัดด้านต้นทุนในการผลิต/ชิ้น รวมถึงเครื่อง 3D Printer โลหะที่ยังมีราคาที่สูงมาก ซึ่งเป็นข้อด้อยในปัจจุบัน

ชิ้นงานที่ optimization มาแล้ว ยังสามารถขึ้นรูปด้วยกระบวนการ Die Casting ได้อยู่ (ชิ้นงานกลาง) ในขณะที่ชิ้นงานด้านหน้าสุดไม่สามารถผลิตได้แล้ว หรือมีราคาการผลิตที่สูงมาก ที่มา: https://majentaplm.com/generative-design/Shapeways

ชิ้นงานที่ optimization มาแล้ว ไม่สามารถผลิตด้วยกระบวนการทั่วไปได้ ที่มา: Shapeways

ชิ้นงานที่ optimization มาแล้ว ไม่สามารถผลิตด้วยกระบวนการทั่วไปได้ ที่มา: Shapeways

สรุป Generative Design เหมาะกับใคร ?

  • ผู้ผลิตชิ้นส่วนในอุตสาหกรรม ที่ต้องการนำเทคโนโลยี 3D Printing มาผลิตเป็นสินค้าเพื่อจำหน่ายจริง วัสดุในกลุ่มนี้จะเป็น โลหะ พลาสติกคอมโพสิตที่เบาแต่แข็งแรงและเหนียว
  • ฝ่าย R&D หรือ Industrial Designer ที่ต้องการนำเสนออะไรที่ใหม่ แต่มีประโยชน์ ในบางกรณีอาจจะออกแบบเพื่อกระบวนการผลิตแบบทั่วไปก็ได้ ไม่ต้องเฉพาะสำหรับเครื่อง 3D Printer
  • สถาปนิก ที่ต้องการสร้างสรรค์ผลงาน ที่สามารถก่อสร้าง หรือผลิตอาคาร ของตกแต่ง หรือชิ้นส่วน ได้หลากหลายมากยิ่งขึ้น

คำแนะนำสุดท้ายโปรแกรมเขียนแบบ 3D Model และมีฟังก์ชั่น Generative Design หรือ Topology Design Optimization ซึ่งราคาถูกที่สุด ที่ผู้เขียนหามาได้คือ Autodesk Fusion 360 Ultimate ซึ่งสามารถทำงานดังกล่าวได้ โดยราคาอยู่ที่ 495 USD/ปี ซึ่งซื้อจากตัวแทนในไทยราคาน่าจะถูกลงไปเกินครึ่ง ลองติดต่อได้ครับ ส่วนใครที่ใช้โปรแกรมในกลุ่มวิศวกรรมอยู่แล้ว เช่น Solidworks Unigraphic NX หรือ Inventor ลองติดต่อผู้ขายครับว่ามีบริการอัพเกรด หรือลงเพิ่มมั้ย แต่ราคาน่าจะแพงพอสมควร หรือหากต้องการผู้เชี่ยวชาญทาง สวทช. กระทรวงวิทย์ของเราก็มีบริการวิเคราะห์ทางวิศวกรรมในส่วนนี้ครับ

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Share on facebook
Facebook
Share on google
Google+
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on pinterest
Pinterest

สนใจเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เรามีเครื่องที่ตอบโจทย์การใช้งานทุกประเภท ตั้งแต่บุคคลเริ่มต้นจนไปถึงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ พร้อมให้คำแนะนำการใช้งาน และวัสดุที่เหมาะสม เพื่อให้คุ้มค่าการลงทุนมากที่สุด

ติดตามข่าวสารและบทความ

บทความน่าสนใจอื่นๆ

Youtube logo
3D Printing Technology

แนะนำ Youtube Channel ที่น่าสนใจสำหรับ Maker สาย 3D Printing

สำหรับยุคนี้การสื่อสารผ่านช่องทางอย่าง Facebook Youtube ได้รับความนิยมมากกว่าการทำคอนเทนต์ที่เป็นตัวอักษรบนเวบไซต์อย่างเดียวไปแล้ว เนื่องจากเป็นการสื่อสารที่เห็นภาพ

อ่านต่อ
3D Printing House
3D Printing Technology

เทคโนโลยีการสร้างบ้าน อาคาร ด้วย 3D Printer

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ประเทศในทวีปต่างๆ และประเทศไทยเริ่มประสบปัญหาความซบเซาในอุตสาหกรรมการสร้างบ้าน และอาคาร ซึ่งไม่สอดคล้องกับความต้องการและการเพิ่มขึ้นของจำนวนประชากร

อ่านต่อ