Los materiales estructurales se pueden producir en formas novedosas que antes eran imprácticas con el auge de herramientas modernas como las impresoras 3D. Su adaptabilidad puede utilizarse mediante técnicas de diseño generativo emergentes para proporcionar diseños nuevos para diversos dispositivos.
Sin embargo, el MIT señala que las soluciones totalmente automatizadas con frecuencia no logran crear diseños óptimos para la tarea en cuestión, ya que el diseño manual requiere mucho tiempo y mano de obra.
Pero ahora, investigadores del MIT descubrió una técnica para combinar algunos de los mejores aspectos de estos dos métodos.
Emplearon un sistema de diseño automatizado, pero con frecuencia lo pausaron para permitir que los humanos revisaran el trabajo en progreso y hicieran cambios o ajustes antes de permitir que la computadora continuara con el proceso de diseño.
El MIT afirma que al incorporar algunas iteraciones, los resultados generados tuvieron un mejor rendimiento en comparación con los diseñados únicamente por un sistema automatizado.
Amplia gama de usos
Josephine Carstensen, profesora de ingeniería civil y ambiental en el MIT, afirma que este enfoque puede emplearse en una amplia gama de escalas y aplicaciones. Esto incluye el diseño de dispositivos biomédicos, materiales a nanoescala y elementos de soporte estructural de rascacielos.
Dat Ha, estudiante de doctorado del MIT, dijo que este enfoque aprovecha las capacidades superiores de fabricación de los instrumentos modernos. Estas herramientas pueden permitir a los diseñadores mejorar el rendimiento de sus conceptos optimizándolos y creando formas novedosas que sean a la vez livianas y estructuralmente robustas.
Para demostrar su enfoque, los investigadores construyeron una variedad de vigas de carga que normalmente se ven en estructuras como casas o puentes. Utilizando su proceso de iteración, identificaron un área específica en el diseño que podría fallar prematuramente. Luego le indicaron al programa de computadora que solucionara el problema.
Como resultado, el sistema automatizado modificó el diseño, eliminando el puntal identificado y reemplazándolo por otros puntales. Esto llevó a un diseño final que mejoró significativamente en términos de resistencia estructural y durabilidad.
El procedimiento, al que denominan Optimización de la topología informada por el ser humano, comienza por definir los requisitos, como que una viga debe tener esta longitud, estar apoyada en dos puntos en sus extremos y soportar una cantidad específica de peso.
Carstensen señala que su método implica observar cómo cambia la estructura en respuesta a una especificación inicial en la pantalla de una computadora. Detienen el diseño durante este paso para obtener comentarios de los usuarios sobre su idoneidad.
Sistema de diseño humano-IA
La combinación de sistemas de diseño automatizados con la participación del usuario puede permitir iteraciones de diseño más rápidas y eficientes y, al mismo tiempo, producir diseños optimizados para el propósito previsto.
Según Carstensen, su nuevo enfoque no sólo es fácil de usar y eficaz en sistemas menos potentes, sino que también requiere menos formación para producir resultados útiles.
Actualmente está disponible en línea una versión bidimensional básica del software que se puede utilizar para construir vigas y componentes estructurales simples, mientras el equipo trabaja para crear una versión 3D completa.
Los resultados del trabajo fueron publicado en la revista Optimización Estructural y Multidisciplinaria.
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