Diseño generativo en la arquitectura y otros sectores

El diseño generativo ha sido de gran ayuda en diversos sectores industriales, incluido el constructor, de cara a la eficiencia, economía y sostenibilidad

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Qué es diseño generativo

El diseño generativo es una nueva forma de abordar el diseño y la fabricación de productos, donde la Inteligencia Artificial juega un papel crucial. Esta técnica surge como respuesta a la necesidad de encontrar soluciones más eficientes y rentables para los procesos de producción industrial. El diseño generativo utiliza software impulsado por IA para generar múltiples soluciones de diseño, todas adaptadas a los requisitos específicos del proyecto. Esta metodología ha sido adoptada en casi todos los sectores debido a su capacidad para optimizar el diseño y la fabricación de productos, permitiendo la creación de productos más ligeros, rentables y duraderos.

 

Beneficios del diseño generativo

Con el diseño generativo, los diseñadores pueden explorar diferentes materiales, evaluar cuáles podrí­an funcionar mejor y cuáles son más sostenibles, como madera o plástico; para luego filtrar los resultados en función de diferentes criterios y visualizar las mejores opciones, lo que les permite elegir la mejor combinación de material y diseño. De esta forma, un equipo podrí­a elegir una opción de menor costo, con una menor huella de carbono, con el diseño generativo, las opciones son fáciles de evaluar. El diseño generativo también agiliza los procesos de ingenierí­a y diseño mediante el uso de la simulación en la nube, realizando análisis de fatiga, pruebas de esfuerzo y mucho más.

Esto reduce la necesidad de prototipos fí­sicos repetitivos, lo que ahorra tiempo, desperdicio de material y dinero. Aunque, por lo general, estos ahorros no se consideran de naturaleza ambiental, los residuos de los prototipos son reales. Las capacidades de diseño generativo en Fusión 360 permiten a los diseñadores y fabricantes cumplir sus objetivos de sostenibilidad y rentabilidad. Les ayuda a reducir los costos y el tiempo de sus procesos de desarrollo de nuevos productos, a la vez que disminuyen los costos de fabricación y las necesidades energéticas, además de atraer a los clientes con diseños innovadores.

 

Campos de acción para el Diseño generativo

El diseño generativo, surgido inicialmente en la industria textil y posteriormente en la arquitectura y la industria automotriz, ha tomado un papel importante en la aplicación de la inteligencia artificial para obtener soluciones óptimas en el diseño y fabricación de productos.

En el ámbito de la arquitectura, se han desarrollado nuevas técnicas de scripting para captar geometrías y obtener construcciones innovadoras. La aplicación de esta técnica ha permitido a los diseñadores encontrar modelos óptimos, reducir imprevistos y costos, optimizar los tiempos de desarrollo y producción y mejorar la sostenibilidad al ahorrar energía y materiales. Además, la optimización estructural de una pieza, ha permitido la reducción del peso y el costo de las piezas, entre un 10-50% y un 6-20%, respectivamente, así como la disminución del tiempo de desarrollo entre un 30 y un 50%.

 

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Diseño Generativo en Arquitectura

Los encargados de las obras deben controlar costos, utilizar menos recursos y cumplir con las regulaciones ambientales, de tal modo que el uso del diseño generativo ofrece muchas oportunidades para optimizar piezas, consolidar ensamblajes e incluso explorar diferentes opciones de material y diseño. Todos estos beneficios pueden satisfacer las necesidades de sus clientes, pero también hay una ventaja adicional que se considera con menos frecuencia: estas mejoras ayudan a cumplir los objetivos de sostenibilidad de las empresas. Con el diseño generativo, los usuarios definen metas y restricciones.

En lugar de dirigir a la computadora para que dibuje el diseño, la computadora genera opciones de diseño mediante IA y la automatización, los cuales cumplen los objetivos y las restricciones que desea el usuario. La computadora se convierte en un aliado en el proceso de diseño, ya que puede desarrollar muchas más opciones que las que un humano podrí­a.

Los sectores del diseño y la construcción están experimentando un rápido cambio de lo digital a lo computacional, en el que la creación de datos mediante herramientas como CAD o fotografía digital está siendo sustituida por el uso de herramientas que generan, procesan y aplican esos datos para obtener mejores resultados. Desde hace décadas se utilizan documentos digitales como planos en CAD o hojas de cálculo, pero ahora, gracias al uso de scripts en software de CAD y macros en hojas de cálculo, se está consultando, procesando e incluso generando información de arquitectura, ingeniería y construcción (AEC) de forma innovadora.

 

Diseño generativo en Obra

Imagine el siguiente ejemplo: un algoritmo es capaz de generar la estrategia más eficiente para ensamblar un edificio construido con paneles prefabricados. Para ello, el algoritmo experimenta con diferentes posiciones del camión que transporta los paneles y de la grúa utilizada para colocarlos, teniendo en cuenta el diseño del edificio, el peso de los paneles, la capacidad del equipo y la posición de los puntos de acceso, como las vías públicas. De esta manera, se pueden planificar las acciones antes de iniciar la obra para conseguir el proceso más eficiente.

Es importante destacar que, al crear un guion generativo del proceso de ensamblaje, el constructor ha desarrollado una memoria de construcción basada en su propia experiencia para ensamblar edificios de hormigón de la manera más óptima posible. Esta información es reutilizable y está disponible para todos los miembros del equipo del proyecto.

 

Diseño generativo en construcción

Es igualmente importante que, durante la ejecución del proyecto y antes de que concluya la fase de diseño, los constructores puedan transmitir a los diseñadores la memoria constructiva utilizada en el diseño generativo. En este caso, la elección de un sistema de hormigón prefabricado puede tener implicaciones significativas en el costo, el programa y la logística de construcción del proyecto, de las que los arquitectos podrían no estar conscientes al concebir el edificio.

Los sectores de la Arquitectura y la Construcción se enfrentan a procesos complejos, pero el diseño generativo busca solucionar estos problemas de manera eficiente y efectiva, logrando mejorar los resultados y, por ende, la productividad de los proyectos.

 

Diseño generativo en otros sectores

Los primeros y más conocidos ejemplos del diseño generativo se han centrado en la reducción de material, produciendo ahorros directos. Asimismo, cuando se disminuye la cantidad de recursos, lo mismo ocurre con la cantidad de carbono y energí­a, lo que se traduce en un menor consumo de combustible, es decir menos dióxido de carbono emitido a la atmósfera.

Por otra parte, aunque el diseño generativo puede ayudar a un usuario a explorar diferentes procesos de fabricación, desde el mecanizado de CNC hasta la fundición y el moldeado, los mejores resultados ambientales provienen de un proceso de fabricación aditiva. De hecho, la impresión 3D permite una impresión cercana a la forma deseada, utilizando solo el material necesario en el diseño y reduciendo significativamente los residuos durante la producción. La fabricación aditiva también permite la libertad de diseño en formas complejas como la creación de entramados, que utiliza un cuerpo sólido y crea estructuras internas más ligeras. Hace posibles formas inimaginables, lo que permite avances en la innovación.

 

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Agregar diseño generativo a un proyecto arquitectónico, aeroespacial o automotriz, se ha descrito como agregar a la persona más inteligente del salón al equipo de diseño. Dada la magnitud de los retos que plantea la sostenibilidad y el cambio climático, y la necesidad de hacerlo responsablemente, la ayuda del diseño generativo ha sido bien recibida en todas las industrias.