Anonim

Hersteller von Elektrofahrzeugen stehen vor einem Gewichtsdilemma. Kunden wünschen sich mehr Reichweite, und jede zusätzliche Kilowattstunde Lithium-Ionen-Akkukapazität bringt so viel Gewicht mit sich wie das ständige Tragen von 2 oder 3 Gallonen zusätzlichem Benzin. Je mehr ein Fahrzeug wiegt, desto mehr Energie wird benötigt, um es und seine Insassen von Ort zu Ort zu bewegen.

Was setzen Unternehmen wie Volkswagen ohne die zusätzlichen Kosten für fortschrittliche Legierungen und Kohlefasern auf Erschwinglichkeit und Elektrofahrzeuge für den Massenmarkt? Ein Software-Tool namens generatives Design könnte der Schlüssel sein, um in den EVs des nächsten Jahrzehnts wertvolle zusätzliche Pfunde zu verlieren.

In dem Typ 20 Microbus-Konzept, das Volkswagen letzte Woche anlässlich seines Innovations- und Entwicklungszentrums in Kalifornien (IECC) im Silicon Valley vorstellte, zeigte VW einige ungewöhnlich aussehende Teile, die aussehen, als stammten sie von einem exzentrischen Zubehörhersteller für den Ersatzteilmarkt.

Diese Teile, die orange gefärbt waren, um die Aufmerksamkeit auf sich zu ziehen, waren das Ergebnis eines solchen generativen Designprozesses, bei dem einige Techniken der künstlichen Intelligenz verwendet wurden, um die technischen Einschränkungen einzuhalten, aber Material (und Gewicht) zu sparen. Im Vergleich zu den serienmäßigen Leichtmetallrädern, mit denen es begann, konnte Volkswagen 18 Prozent der Gewichtsersparnis im Bereich von 20 Pfund einsparen. In ähnlicher Weise überarbeitete das Team auch das Lenkrad, die Seitenspiegel und die Stützstruktur für die Sitzbank.

Image

VW Typ 20 Microbus Concept Rad mit generativem Design

„Das generative Design-Zeug ist in der Branche schon eine Weile im Gange, aber normalerweise an Orten, die man nicht sieht“, erklärte Erik Glaser, der Auftraggeber, wie das Optimieren von Teilen des Chassis oder des Rahmens oder das Reduzieren mehrerer Teile zu einem Produktdesigner bei EICC, als er das Typ 20-Konzept umrundete. "Also dachten wir uns, warum kann generatives Design nicht sichtbar und vielleicht schön sein?"

Das Team entschied, dass die Ergebnisse eines solchen Designansatzes am wirkungsvollsten (und augenöffnendsten) sein könnten, wenn man sie auf Rädern sieht und das Gewicht eines voll fahrbaren Autos hält.

„Mit generativem Design können Strukturen geschaffen werden, die wir als menschliche Designer und Ingenieure sonst niemals hätten schaffen können“, sagte Andrew Morandi, leitender Produktdesigner des Volkswagen Konzerns.

Wie funktioniert es?

Traditionell muss ein computergestützter Modellbauer jeden einzelnen Gegenstand im Auto manuell herstellen. Und das muss getestet werden, dann zurück zu Neugestaltungen, die oft mehr Gewicht auf dem Weg nehmen. Generatives Design nimmt einen großen Teil dieses Hin- und Her-Designprozesses in Anspruch und automatisiert ihn teilweise, indem es KI einbezieht, um auf dem Weg adaptive Entscheidungen zu treffen.

Glaser erklärte gegenüber Green Car Reports, dass das Team zunächst einige der wesentlichen Punkte des Raddesigns modelliert habe, einschließlich des Wulstprofils, der Außenfläche und des Fünf-Loch-Stollenmusters, und dann einige Einschränkungen wie die Bremssättel berücksichtigt habe. Als nächstes fügten sie alle so genannten "physikalischen Informationen" hinzu, wie das Gewicht des Fahrzeugs, die Leistung und das Drehmoment, die Auswirkungen und die Aerodynamik - und wie das Design hergestellt wird.

Einige der Ergebnisse mögen für die Physik brauchbar gewesen sein, sagte Glaser, aber sie waren geometrisch kompliziert und sahen geradezu bizarr aus. "Ihre Software ermittelt eine Reihe optimierter Ergebnisse, von denen einige verrückt aussehen", sagte er. "Und dann wählst du die aus, die du magst, und lässt eine weitere Generation davon laufen, als ob du fast genetische Forschung betreiben würdest."

Image

Erik Glaser von VW mit alternativem (abgelehntem) generativem Raddesign

Dann geht es darum, die Ergebnisse zu sichten. "Wir haben 300 Iterationen in der Software ausgeführt, bevor wir die beiden gefunden haben, die uns gefallen haben", erzählte Glaser und nannte es einen "hybriden Ansatz des Designs, das mit KI arbeitet".

Das Softwarepaket, das all dies getan hat, heißt Fusion 360, das Autodesk-Softwarepaket, das darauf abzielt, Masse und Material zu minimieren und gleichzeitig bestimmte technische Einschränkungen zu erfüllen.

Image

GM Sitzhalterung - generatives Design

VW ist nicht der einzige, der diese Strategie ausprobiert. GM gab im vergangenen Jahr bekannt, dass es das regenerative Design (und die Autodesk-Software) verwendet hat, um eine Sitzhalterung neu zu entwerfen und acht Teile zu einem zusammenzufassen. Es gibt eine Handvoll anderer generativer Design-Softwarepakete - obwohl Autodesk bisher der Hauptakteur ist.

Generative Designs in größerem Maßstab in der Zukunft

„Ich hoffe, dass in 10 bis 15 Jahren ganze Rahmen generativ gestaltet werden. Es ist möglich, dass dies Teil einer vollständigen, grundlegenden Änderung der Automobilfabriken und der Herstellung von Autos sein könnte “, fasste Morandi von VW in einer Pressemitteilung zusammen.

Image

VW Typ 20 Microbus Concept - Belmont, CA - Juli 2019

Wenn man das Microbus-Konzept von VW aus der Nähe betrachtet, sieht man, dass die Vorder- und Hinterräder, obwohl sie ästhetisch nahe beieinander liegen (und beide zum Gießen ausgelegt sind), tatsächlich unterschiedliche Konstruktionen aufweisen, da sie unterschiedliche Lasten und Kräfte aufnehmen. Für ein Serienfahrzeug würde man das nicht tun, gibt Glaser zu, aber für ein technisches Schaufenster ist es ein interessanter Gesprächsthema.