Generative Computer Aided Design – ein Begriff, der auf den ersten Blick komplex wirkt. Was dahinter steckt, nämlich generative Gestaltung für industrielle Designprozesse, ist ebenfalls ein anspruchsvolles Unterfangen.
Aber die Grundidee ist recht simpel: Ein Computer macht Entwürfe für uns Menschen, die wir dann in typischer CAD-Software betrachten können. In diesem Artikel wollen wir Ihnen generatives Design, seine Kombination mit CAD und die Möglichkeiten von Open Source Bibliotheken näherbringen.
Mit dieser Methode lässt sich grundsätzlich jegliches Produkt und jede Form regelbasiert designen. Aber nochmal von vorne:
Was ist denn generative Gestaltung?
Generative Gestaltung, auch synonym verwendet mit Generativem Design, bezeichnet eine Entwurfsmethode. Diese kann grundsätzlich in verschiedenen gestalterischen Bereichen Anwendung finden.
Das sogenannte Creative Coding ist eine Form davon. Ursprünglich als Kunstform entstanden, kann es auch für konkrete Designanwendungen eingesetzt werden.
Dabei wird einem Computer ein Set an Regeln und Bedingungen gegeben, innerhalb deren Grenzen er dann Entwürfe machen soll. Dabei entstehen oft Designs, auf die wir Menschen üblicherweise nicht kommen. In Generative CAD sehen wir deshalb eine neue Entwurfsmethode für industrielles Produktdesign.
Hier ein Beispiel: Ausgehend von einer Zylinderform wurde ein generativer Schallabsorber modelliert.
Wie funktioniert generative Gestaltung?
Generative Gestaltung ist ein kreativer Prozess, bei dem Algorithmen, Computerprogramme oder künstliche Intelligenz verwendet werden, um einzigartige und dynamische Kunstwerke, Designs oder Strukturen zu erzeugen. Es ist ein interdisziplinärer Ansatz, der Design, Kunst und Technik kombiniert.
Der Prozess der generativen Gestaltung basiert auf festgelegten Regeln und Parametern. Ausgehend von diesen wird ein Algorithmus oder Programm entwickelt, dass Entwürfe vorlegen kann. Üblicherweise werden dann eine Vielzahl an möglichen Varianten vom Menschen bewertet und eine Auswahl der nützlichesten Entwürfe getroffen. Diese müssen dann noch verfeinert werden, bevor abschließend ein Endprodukt realisiert werden kann.
Generative Gestaltung ermöglicht es, komplexe und einzigartige Designlösungen zu entwickeln, die mit herkömmlichen Methoden oft schwer oder unmöglich zu erreichen wären. Es eröffnet neue Möglichkeiten für Innovation, Kreativität und Effizienz in der Welt von Kunst, Design, Architektur und darüber hinaus.
Forschung zum Thema generative Gestaltung findet man bereits in den 2000er Jahren. Insgesamt kann man sagen, dass es sich um ein gut erforschtes Feld handelt. Schon 2005 weisen Shea et al. auf die Freiheiten von CAD-Programmen hin und dass damit neuen Produktions- und Entwurfsmethoden Tür und Tor geöffnet sind. Die Möglichkeit alternative Entwürfe abzugleichen stellt z. B. Krish (2011) heraus. Produktdesign muss sich immer möglichst viele Varianten vor Augen führen – generative Gestaltung ermöglicht das durch eine Vielzahl an regelbasierten Entwürfen. In jüngeren Jahren wird auch die Verbindung zwischen generativem Design und Deep Learning erforscht, KI hält also auch immer mehr Einzug (Oh et al., 2019).
Bestehende Softwarelösungen
Auf dem Softwaremarkt gibt es bereits bestehende Lösungen, die generatives Design in und mit CAD-Software ermöglichen. Allerdings befinden diese sich meist in geschlossenen Softwaresystemen, die zu hohen Preisen erworben werden müssen und nicht ohne Weiteres in bestehende Systeme integriert werden können.
Das ist schade, denn eigentlich liegen nötige Tools und Grundlagen auch als Open Source Bibliotheken vor und könnten umgesetzt werden. Wir sehen hier großes Potential, denn generatives Design erlebt auch dadurch einen Aufschwung, dass Anwendungen immer nutzerfreundlicher werden und keine allzu großen Programmierkenntnisse mehr nötig sind, um generativ zu gestalten.
Warum generative CAD?
Mit generativem CAD öffnen sich neue Türen für Designer und Ingenieure. Es entstehen Entwürfe, die uns Menschen überraschen, weil sie abseits unserer Gewohnheiten sind. Dem Computer werden Grenzen gegeben, innerhalb derer er sich austoben darf. Hierin steckt der Unterschied zur generativen Kunst, also z. B. dem Creative Coding. Mit Regeln in Form von Algorithmen schaffen Mensch und Computer Neues. Und was wir besonders reizvoll finden: Die Open Source Bewegung ist inzwischen so weit, dass sie es auf dem Gebiet problemlos mit teuren, kommerziellen Lösungen aufnehmen kann. Eine Menge Potentiale warten darauf, ausgeschöpft zu werden.
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