Generatives Design - Design der Zukunft

Generatives Design - Vom Kreateur zum Kurator (Teil 1)

Produktgestalter, Konstrukteure oder Ingenieure, sie alle könnten von der generativen Gestaltung enorm profitieren. Ein KI-gestützter Algorithmus erstellt dabei eine Vielzahl an Entwürfen und prüft sie dabei auf deren Leistungsfähigkeit. Mensch und Maschine arbeiten dabei Hand in Hand. Ein Modell mit Zukunft?

Was versteht man unter "Generativen Design"?

Generatives Design beschreibt einen Gestaltungsprozess, bei dem Mensch und Computer gemeinsam Objekte entwerfen, die unser menschliches Vorstellungsvermögen übersteigen. Damit verändert generatives Design nicht nur den Prozess des Gestaltens, sondern auch die Rolle des Design fundamental. Die herkömmliche Arbeitsweise der Konstrukteure und Ingenieure besteht darin, selbst aktiv und kreativ über ein Produkt nachzudenken und den Computer als (passives) Hilfsmittel zu benutzen. Beim generativen Design aber tritt der Computer aus dem Hintergrund hervor und wird die aktive Kraft, die Tausende von Vorschlägen und Alternativen hervorbringt.

 

Die Aufgabe des Konstrukteurs ist lediglich, Parameter wie Werkstoffart, Gewicht, Größe, Belastbarkeit, Kosten und Herstellungsmethoden festzulegen. Der Computer erstellt durch Algorithmen und logische Kalkulationen Tausende von Entwürfen sowie die passenden Leistungsanalysen. Anschließend können erste Prototypen in Fräsmaschinen oder 3D-Druckern erzeugt werden.

 

Nach dem anfänglichen Hype vor rund zehn Jahren schien es, als sei die Skepsis gegenüber der „Intelligenz“ des Computers zunächst größer als die Faszination für die Entwürfe und Werke, die mittels KI-Algorithmen entstehen können. Doch dank fortschreitender Digitalisierung und mehreren Entwicklungen ist generatives Design heutzutage in vielen Bereichen kaum mehr wegzudenken.

 

Überall dort, wo 3D-Modelling und -Printing eine Rolle spielen, wie z.B. im Automobil- und Industriedesign oder in der Architektur, benutzen viele Unternehmen schon lange Tools, die eine sehr hohe Anzahl an Designvarianten generieren. Dadurch entsteht ein erheblich beschleunigter Design- und Entwicklungsprozess, der kürzere Modellzyklen ermöglicht und Unternehmen dabei hilft, Kosten zu senken, sowohl in der Produktion wie auch in der Anwendung bzw. im Betrieb.

 

So setzt z.B. der Flugzeughersteller Airbus bei der Weiterentwicklung des A320 Flugzeug auf generatives Design und auch im Automobilbau bedienen sich Designer schon länger algorithmischer Entwurfsmethoden, um die komplexe geometrische Gestaltung zu bewältigen. Die Entwicklungszeit des Konzeptfahrzeugs bei Mercedes Benz hätte ohne die Möglichkeit der dynamischen Modellierung ein Vielfaches betragen. Und auch General Motors greift auf generatives Design zurück und entwickelte mithilfe von künstlicher Intelligenz Leichtbauteile, die in einem Pilotprojekt eingesetzt werden.

 

Der Flugzeughersteller Airbus verwendete generatives Design, um eine Innentrennwand für seine A320-Flugzeuge neu zu gestalten. Das Ergebnis war 45% leichter als die Vorgängerwand, wodurch massiv Treibstoff eingespart werden kann und somit die Emissionen stark reduziert werden! 

 

In Richtung vierte industrielle Revolution

Es ist wohl nur eine Frage der Zeit, bis bei der Entwicklung jeden Fahrzeugs generatives Design angewendet wird, und sei es nur ergänzend zu traditionellen Techniken. Denn die Vorteile von generativem Design sind genauso zahlreich wie überzeugend: große Auswahl optimierter Designs, kürzere Entwurfs- und Produktionsprozesse, leichtere Komponenten, geringere Materialkosten, weniger Modellbau bzw. weniger Montage- und Schweißarbeiten (Flugzeugbau). Somit ist es wenig verwunderlich, dass immer mehr Hersteller mit KI-Algorithmen arbeiten, um ihre Produkte fit für die Zukunft zu machen.

 

Diese Enwicklung wird in der Wirtschaft gerne unter dem Schlagwort "Industrie 4.0" beschrieben. Erstmals können Unternehmen mit Hilfe generativer Fertigungsverfahren nicht nur Prototypen herstellen, sondern auch Endprodukte in großer Stückzahl. Branchenexperten sehen in diesem Wechsel den Beginn einer weiteren industriellen Revolution.

 

 

Der Designer ist nicht mehr zwingend derjenige, der für die Kreation verantwortlich ist, sondern bekommt mit dem Computer einen ‚Co-Kreateur‘, der ihn vielmehr zum Kurator macht.

Bei Adidas setzt man derweil auf 3D-Druck, um in der "Speedfactory" Sportschuhe in nie gekannter Geschwindigkeit herzustellen.  Mittels neuem Produktionsverfahren geht nun der Prozess von der Idee bis zur Martkeinführung drei mal so schnell wie bisher. Auf diese Wiese kann der Hersteller auch die gestiegene Nachfrage nach individualisierten und maßgeschneiderten Produkten bedienen. Auch andere Sportartikelhersteller wie z.B. Under Armour und Nike stehen mit ähnlichen Vorhaben schon in den Startlöchern. Statt die Menschen zum Kauf ihrer Produkte überreden zu wollen, können Unternehmen jetzt Produkte herstellen, die der Verbraucher wirklich haben möchte. Auch aus ökologischer Sicht ein enormer Fortschritt, da bei jedem Produkt, das in 3D-Produktionsverfahren vor Ort hergestellt wird, die teilweise weiten Transportwege wegfallen.

 


Wie sieht das Ganze in der Praxis aus? Hat generatives Design eine Zukunft? Welche Schwierigkeiten könnten auf uns zukommen? In unserem zweiten Teil betrachten wir genau dies.

Über den Autor

Laura ist unsere Frohnatur und digitale Künstlerin wenn es um Typografien, Bildern, Formen, Farben geht ... kurzum: unsere Visualisierungsqueen.

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