创成式设计（Generative Design）是根据一些起始参数通过迭代并调整来找到一个（优化）模型。拓扑优化（Topology Optimization）是对给定的模型进行分析，常见的是根据边界条件进行有限元分析，然后对模型变形或删减来进行优化。
很多人以为创成式设计是拓扑优化或程序建模的一个分支。但实际上，创成式设计是是一个人工智能驱动的流程，利用云来通过探索成千上万的建模可能性来推动创新设计，而不是简单地从原来的设计方案中探索如何减少材料。
不过之前的创成式设计通常并不考虑加工的限制，虽然3D打印在制造复杂的设计方面有着先天的优势，但是很多设计结果还需要CNC数控加工来实现更高的精度与表面质量，这使得设计与可制造性之间仍然缺乏一定程度的衔接，而Fusion 360 创成式设计2.5轴版本，从设计端衔接3D打印与机加工正在打通设计与制造衔接的最后一公里：3D打印技术与传统制造技术的设计折衷。
为3D打印技术特点而重新设计
通过Autodesk Fusion 360提供的创成式设计功能，设计和可制造性都是内置的。增材制造和3轴以及5轴铣削加工之间具有各自的特点，这些特点使得这两者之间似乎隔了难以逾越的“鸿沟”，而欧特克关于创成式设计的2.5轴版本使得任何拥有数控铣床的人都可以随意使用这种“折衷”的设计来进行加工。
软件公司Autodesk-欧特克和美国宇航局（NASA）喷气推进实验室的工程师们设计的星际着陆器，重量大大小于美国宇航局送往其它行星和卫星的大多数着陆器。是通过金属3D打印，铸造和铣削相结合制造的一个很酷的创成式设计项目的一个例子。
创成式设计-着陆器。来源：欧特克
通过欧特克的创成式设计软件，这个设计方法运用的是大自然的进化结果的防生学计算公式。设计师和工程师们只需要将设计目标、材料、制造材料和成本限制等数据输入到设计软件中，设计软件就能够快速生成多种设计结果作为选项。
的确，迄今为止许多创成式设计的实例看起来都是错综复杂的，这种复杂往往让制造商望而生畏，认为是看似无法实现的设计。但好消息是，创成式设计的适用范围正在扩大，包括支持传统制造工艺。
例如轮椅的金属支撑零部件，源自相同的创成式设计输出。每个零部件具有相同的功能和性能要求，相同的材料，相同的粗糙形式，唯一的区别是制造过程不同。
人工设计与创成式设计。来源：欧特克
图片显示了人工设计的零件以及在2.5轴和3轴CNC机床上铣削的两种创成式设计。
创成式设计不仅在释放3D打印的潜力，也在提升数控机床的自动化效率。自动化是体现在方方面面的，不仅仅是建模过程的自动化，包括加工过程的自动优化，闭环反馈，都使得从3D打印到数控加工，更具备数字化特征。
数控机床通常使用G代码来描述机床的加工信息，如 走刀轨迹、坐标的选择、冷却液的开启等。在这方面，欧特克的Autodesk PowerMill Additive将CAM编程自动化。
视频：Autodesk PowerMill Additive。来源：欧特克
当CNC机床切削金属时，控制器“知道”主轴上的压力及其最大加工效率。如果操作过程中主轴处于其最大负载条件的50％以下 – 这意味着它具有50％的潜能没有被充分利用。
通过与机器控制器的网络连接，可以“监听”控制器，并实时更新在设计软件中自动生成的加工策略。例如，当意识到主轴负载能力为50％，则可以提高进给速率，使刀具更快地切割材料或加大进给使得切割更深，以去除更多材料，从而获得更高的运营效率。
设计和制造的融合是产品制造的必然！创成式设计，自动编程和闭环反馈，使得数控机床加工具备了更明显的自动化特征。而在3D科学谷看来，对于制造商而言，最好的还未到来。很快，产品设计师，机械工程师和制造工程师之间的孤岛将被打破，而增材与减材将被进一步融合。
- – - – - -
了解传统制造与增材制造如何各显其长，敬请参加2019年9月26日的深圳国际注射成型及增材制造技术与应用峰会，并欢迎倾听王晓燕 （3D科学谷创始人）与MIM行业嘉宾共同主持的圆桌话题，探讨MIM与AM的结合（技术与市场的共性），MIM与AM在汽车与3C行业的新趋势及应用。
报名论坛，请即刻扫描图片上方二维码
深圳国际注射成型及增材制造技术与应用峰会
《3D打印与工业制造》登陆京东网上书店，点击微课视频收看超过13万人观看的3D科学谷创始人微课。
资料下载，请加入3D科学谷3D产业链QQ群：529965687
更多信息或查找往期文章，请登陆www.ganjiayu.com,
在首页搜索关键词 网站投稿请发送至2509957133@qq.com
