Byggbranschen är en av de snabbast växande branscherna i världen men samtidigt är denen av de minst utvecklade gällande digitaliseringen. Fördelarna med digitalisering ärmånga men trots det anses implementeringen av digitala teknologier vara svår ochlångsam. Ledande personer på företagen spelar en viktig roll i adaptionen av nyateknologier och en ny teknologi som börjat användas på senare år är generativadesignverktyg. Generativ design handlar om att med hjälp av artificiell intelligens ta framolika byggplaner utifrån angivna kriterier. Ett program som bygger på denna teknologi ärForma. Forma är tänkt att vara en del av den fjärde industriella revolutionen och hjälpatill att minska tidsåtgång och kostnad samt öka hållbarhet och samarbetet i byggprojekt.Arbetet i den här studien har fokuserat på programmet Forma och undersökt vilkafaktorer som påverkar implementeringen av teknologin samt försökt härleda faktorernatill hur de varierar mellan olika företagsmodeller och uppdragstyper. Arbetet syftar till attutforska hur generativa design- och analysverktyg kan utveckla design- ochbyggprocesser samt lokalisera möjligheterna till implementering av den typen avprogram. Målet är att bidra med kunskap som kan hjälpa beslutsfattare att ta merinformerade och bättre beslut vid implementering av nya programvaror.För att uppnå syfte och mål har två typer av metoder använts. Den ena är en intervjustudiesom utgår från semistrukturerade intervjuer där representanter från fyra olika företagintervjuades. Den andra metoden som använts är en fallstudie där två objekt av olikastorlek och användningsområde undersökts. För att knyta ihop intervjuerna medfallstudien har en teknikacceptansmodell (TAM) med ett teknik-, organisation- ochmiljöramverk (TOE) använts.Resultatet visade att de två viktigaste faktorerna för ett företags implementering avgenerativa design- och analysverktyg är den upplevda användbarheten och den upplevdaanvändarvänligheten av programmet. Dessa påverkas i sin tur av bakomliggande externafaktorer som organisationens storlek, uppdragstyper, konkurrenssituation, förkunskaper,tekniska kompetens samt användarens behov. Forma ansågs vara ett bra program utifråntrovärdighet, tid, kostnad och funktionalitet, med vissa undantag för komplexiteten. Detär på processuell nivå som generativa design- och analysverktyg upplevs mest nyttiga urett implementeringsperspektiv. Fördelarna med Forma är framför allt hurimplementeringen av programmet ökar effektiviteten och produktiviteten i ett projekt ochsamtidigt skapar en bättre informations- och kommunikationshantering. Nackdelarnahandlar främst om brister i den mark- och höjddata programmet utgår från, risker att gåmiste om grundläggande kvaliteter för stadsbyggande samt en minskad användbarhet vidmindre och kommersiella projekt. / The construction industry is rapidly growing but lags in digitalization. Implementing digital technologies has been slow despite their advantages. Key personnel play a significant role in adopting new technologies, such as generative design tools. This study focuses on Forma, a generative design program, examining implementation factors across different business models and project types. The aim is to explore how these tools can improve design and construction processes. Two methods were used: interviews with representatives from four companies and a case study of two objects. Results highlighted perceived usefulness and perceived ease of use as key factors. Forma was considered good in terms of credibility, time, cost, and function, with some exceptions regarding complexity. Generative design tools were most useful at the procedural level, enhancing efficiency, productivity, and information management. Drawbacks include limitations in data and reduced usability in smaller projects.

Denna studie besvarar vilka möjligheter och hinder som i dagsläget finns för teknologin generativ design (GD) inom företag. Frågeställningen besvarades genom en insamling av befintlig kunskap i form av en litteraturstudie som senare kombinerades med dagens kunskap i branschen genom kvalitativa intervjuer, semi-strukturerade intervjuer, med personer som kommit i kontakt med teknologin. GD:s utveckling på senare år har präglats av framgångar, och kommer oundvikligen att påverka flertalet industrier i framtiden. Det som dock visade sig är att den nuvarande kunskapsnivån är för låg hos företagen vilket gör att de inte kan använda tekniken till sin fulla potential. Detta kombinerat med systemets komplexa lösningar, vars strukturer kräver dyra tillverkningsmetoder, leder ofta till att företag anser att systemet inte är nödvändiga att implementera i dagsläget. För tillfället utnyttjar företag systemen främst för konceptframtagning då de arbetar med banbrytande design. Detta gör även att vissa industrier har större användning av teknologin än andra. Däremot finns en optimism om att teknologin kommer att sprida sig till andra industrier i framtiden. / This study answers what opportunities and obstacles currently exist for the technology generative design (GD) in companies. The question was answered through a collection of existing knowledge in the form of a literature study which was later combined with today's knowledge in the industry through qualitative interviews, semi-structured interviews, with people who have come into contact with the technology. GD's development in recent years has been marked by success, and will inevitably affect most industries in the future. What turned out, however, is that the current level of knowledge is too low at the companies, which means that they cannot use the technology to its full potential. This, combined with the system's complex solutions, whose structures require expensive manufacturing methods, often leads companies to consider that the system is not necessary to implement at the present time. At the moment, companies use the systems primarily for concept development when they work with ground-breaking designs. This also means that some industries have greater use of the technology than others. However, there is optimism that the technology will spread to other industries in the future.

Tesis por compendio / [ES] Esta tesis explora enfoques innovadores para la optimización estructural, abarcando una variedad de algoritmos de optimización comúnmente utilizados en el campo. Se centra específicamente en la optimización de forma (SO) y la optimización de topología (TO). La primera contribución de esta tesis gira en torno a garantizar y mantener un nivel deseado de precisión durante todo el proceso de TO y la solución propuesta. Al establecer confianza en los componentes sugeridos por el algoritmo de TO, nuestra atención puede centrarse en la siguiente contribución. La segunda contribución de esta tesis tiene como objetivo establecer una comunicación efectiva entre los algoritmos de TO y SO. Para lograr esto, nuestro objetivo es convertir directamente la distribución óptima de materiales propuesta por el algoritmo de TO en geometría. Posteriormente, optimizamos la geometría utilizando algoritmos de SO. Facilitar una comunicación fluida entre estos dos algoritmos presenta un desafío complejo, que abordamos proponiendo una metodología basada en aprendizaje automático. Este enfoque busca extraer un número reducido de modos geométricos que pueden servir como parametrización para la geometría, lo que permite su optimización mediante algoritmos de SO. Por último, la tercera contribución recoge algunas de las ideas previas y las lleva un paso hacia delante. La metodología propuesta tiene como objetivo derivar nuevos componentes a través de enfoques basados en el conocimiento existente en lugar de depender únicamente de procesos de TO basados en la física. Sostenemos que este conocimiento se puede obtener del histórico de diseños empleados por una determinada empresa, ya que retienen un valioso conocimiento inmaterial. Esta metodología también se basa en algoritmos de aprendizaje automático, pero también consideramos técnicas para analizar datos de alta dimensionalidad y estrategias de interpolación más adecuadas. / [CA] Aquesta tesi explora enfocaments innovadors per a l'optimització estructural, abastant una varietat d'algorismes d'optimització comunament utilitzats en el camp. Se centra específicament en l'optimització de forma (SO) i l'optimització de topologia (TO). La primera contribució d'aquesta tesi gira entorn de garantir i mantenir un nivell desitjat de precisió durant tot el procés de TO i la solució proposada. En establir confiança en els components suggerits per l'algorisme de TO, la nostra atenció pot centrar-se en la següent contribució. La segona contribució d'aquesta tesi té com a objectiu establir una comunicació efectiva entre els algorismes de TO i SO. Per a aconseguir això, el nostre objectiu és convertir directament la distribució òptima de materials proposta per l'algorisme de TO en geometria. Posteriorment, optimitzem la geometria utilitzant algorismes de SO. Facilitar una comunicació fluida entre aquests dos algorismes presenta un desafiament complex, que abordem proposant una metodologia basada en aprenentatge automàtic. Aquest enfocament busca extreure un nombre reduït de maneres geomètriques que poden servir com a parametrització per a la geometria, la qual cosa permet la seua optimització mitjançant algorismes de SO. Finalment, la tercera contribució recull algunes de les idees prèvies i les porta un pas cap endavant. La metodologia recomanada té com a objectiu derivar nous components a través d'enfocaments basats en el coneixement existent en lloc de dependre únicament de processos de TO basats en la física. Sostenim que aquest coneixement es pot obtenir de l'històric de dissenys emprats per una determinada empresa, ja que retenen un valuós coneixement immaterial. Aquesta metodologia també es basa en algorismes d'aprenentatge automàtic, però també considerem tècniques per a analitzar dades d'alta dimensionalitat i estratègies d'interpolació més adequades. / [EN] This thesis explores innovative approaches for structural optimization, encompassing a variety of commonly used optimization algorithms in this field. It specifically focuses on shape optimization (SO) and topology optimization (TO). The first contribution of this research revolves around ensuring and maintaining a desired level of accuracy throughout the TO process and the proposed solution. By establishing confidence in the suggested components of the TO algorithm, our attention can then shift to the subsequent contribution. The second contribution of this thesis aims to establish effective communication between TO and SO algorithms. To achieve this, our goal is to directly convert the optimal material distribution proposed by the TO algorithm into geometry. Subsequently, we optimize the geometry using SO algorithms. Facilitating seamless communication between these two algorithms presents a non-trivial challenge, which we address by proposing a machine learning-based methodology. This approach seeks to extract a reduced number of geometric modes that can serve as a parameterization for the geometry, enabling further optimization by SO algorithms. Lastly, the third contribution builds upon the previous idea, taking it a step forward. The proposed methodology aims to derive new components through knowledge-based approaches instead of relying solely on physics-based TO processes. We argue that this knowledge can be acquired from the historical designs employed by a given company as they retain invaluable immaterial know-how. This methodology also relies on machine learning algorithms, but we also consider techniques for analyzing high-dimensional data and more suitable interpolation strategies. / The authors gratefully acknowledge the financial support of Conselleria d’Educació, Investigació, Cultura i Esport, Generalitat Valenciana, project Prometeo/2016/007, Prometeo/2021/046 and CIAICO/2021/226. Ministerio de Economía, Industria y Competitividad project DPI2017-89816-R and Ministerio de Educación FPU16/07121. / Muñoz Pellicer, D. (2024). Development of Hybrid Optimization Techniques of Mechanical Components Employing the Cartesian Grid Finite Element Method [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202661 / Compendio

No description available.

[ES] En el transcurso de la presente tesis doctoral, se llevó a cabo la tarea de analizar el desarrollo del diseño generativo a lo largo del tiempo y en diversos campos de aplicación. Durante esta exploración, se identificó una carencia significativa de herramientas CAD de apoyo en la etapa temprana del diseño conceptual. La ausencia de recursos para facilitar la creación de diseños conceptuales básicos y la generación de diversas soluciones de diseño se presenta como un problema evidente en este contexto. El objetivo principal de la investigación es desarrollar una herramienta que aborde eficientemente esta carencia y proporcione asistencia al diseñador durante estas tareas cruciales del proceso creativo. La metodología empleada incluyó una exhaustiva búsqueda bibliográfica para comprender el desarrollo del diseño generativo en sus distintas etapas y campos de aplicación. Se identificaron los componentes principales que componen la estructura de objetos y se propuso una clasificación de estructuras básicas que abarca una amplia variedad de productos. Además, se estableció un flujo de trabajo que sirvió como guía para la implementación de la estructura básica, volúmenes, subestructuras y elementos adicionales. Los resultados destacan la implementación exitosa de un algoritmo en Rhino-Grasshopper, un lenguaje de programación visual, que permitió la generación de soluciones de diseño variadas para una diversidad de objetos. El diseño se enriqueció mediante componentes programados en Python, facilitando la implementación de subestructuras y elementos adicionales, tanto esenciales como no esenciales. En las conclusiones, se subraya la eficacia de la herramienta en la mejora del diseño generativo, atendiendo factores transversales como la estética, el aprovechamiento del uso del ordenador en la etapa temprana del diseño y la estabilidad de las soluciones propuestas. La contribución de esta investigación se refleja en la creación de una herramienta robusta y eficaz, aportando un nuevo enfoque en el ámbito de las herramientas de diseño en la etapa conceptual. Palabras clave: Diseño Generativo, herramientas CAD, diseño conceptual, estructuras básicas, soluciones de diseño. / [CA] En el transcurs de la present tesi doctoral, es va dur a terme la tasca d'analitzar el desenvolupament del disseny generatiu al llarg del temps i en diversos camps d'aplicació. Durant aquesta exploració, es va identificar una manca significativa d'eines *CAD de suport en l'etapa primerenca del disseny conceptual. L'absència de recursos per a facilitar la creació de dissenys conceptuals bàsics i la generació de diverses solucions de disseny es presenta com un problema evident en aquest context. L'objectiu principal de la investigació és desenvolupar una eina que aborde eficientment aquesta manca i proporcione assistència al dissenyador durant aquestes tasques crucials del procés creatiu. La metodologia emprada va incloure una exhaustiva cerca bibliogràfica per a comprendre el desenvolupament del disseny generatiu en les seues diferents etapes i camps d'aplicació. Es van identificar els components principals que componen l'estructura d'objectes i es va proposar una classificació d'estructures bàsiques que abasta una àmplia varietat de productes. A més, es va establir un flux de treball que va servir com a guia per a la implementació de l'estructura bàsica, volums, subestructures i elements addicionals. Els resultats destaquen la implementació reeixida d'un algorisme en *Rhino- *Grasshopper, un llenguatge de programació visual, que va permetre la generació de solucions de disseny variades per a una diversitat d'objectes. El disseny es va enriquir mitjançant components programats en *Python, facilitant la implementació de subestructures i elements addicionals, tant essencials com no essencials. A les conclusions, se subratlla l'eficàcia de l'eina en la millora del disseny generatiu, atenent factors transversals com l'estètica, l'aprofitament de l'ús de l'ordinador en l'etapa primerenca del disseny i l'estabilitat de les solucions proposades. La contribució d'aquesta investigació es reflecteix en la creació d'una eina robusta i eficaç, aportant un nou enfocament en l'àmbit de les eines de disseny en l'etapa conceptual. Paraules clau: Disseny Generatiu, eines CAD, disseny conceptual, estructures bàsiques, solucions de disseny. / [EN] In the course of this doctoral thesis, the task was undertaken to analyze the development of generative design over time and in various fields of application. During this exploration, a significant lack of CAD support tools in the early stage of conceptual design was identified. The absence of resources to facilitate the creation of basic conceptual designs and the generation of diverse design solutions presents itself as an evident problem in this context. The main objective of the research is to develop a tool that efficiently addresses this deficiency and provides assistance to the designer during these crucial tasks of the creative process. The methodology employed included a thorough literature review to understand the development of generative design in its different stages and fields of application. The main components composing the structure of objects were identified, and a classification of basic structures covering a wide variety of products was proposed. Additionally, a workflow was established as a guide for the implementation of the basic structure, volumes, substructures, and additional elements. The results highlight the successful implementation of an algorithm in Rhino-Grasshopper, a visual programming language, which allowed the generation of varied design solutions for a diversity of objects. The design was enriched through components programmed in Python, facilitating the implementation of both essential and non-essential substructures and elements. In the conclusions, the effectiveness of the tool in improving generative design is emphasized, addressing cross-cutting factors such as aesthetics, leveraging computer usage in the early stage of design, and the stability of the proposed solutions. The contribution of this research is reflected in the creation of a robust and effective tool, providing a new approach in the field of design tools in the conceptual stage. Keywords: Generative Design, CAD tools, conceptual design, basic structures, design solutions. / Acosta Zazueta, GR. (2024). Diseño generativo asistido por computador. Desarrollo de una herramienta innovadora de ayuda a la exploración de soluciones conceptuales en productos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203611

Digital fabrication technologies such as 3D printers entail a radical change to the traditional consumer-producer paradigm. Combined with other recent developments, self-styled Makers design and fabricate sophisticated devices and interactive technologies that would otherwise never have existed. However, stopping the uninitiated novice from making use of this potential is complex CAD software, and a high barrier to entry. In this study a series of workshops explore the potential of combining traditional handicraft materials – such as clay, paper and fabric – with 3D scanning to enable novices to work with 3D printers. Based on the results a set of instruction were created detailing the process of making three types of practical objects, covering the entire process from the making and subsequent 3D scanning of a physical object, to the software clean-up and final 3D printing. The results suggest that whilst the explored method can enable novices to create 3D printable models, a certain mindset is required for the novice to do so effectively. / Innovation +

This diploma thesis is focused on the design of a product family of portable veterinary x-ray generators. The thesis deals with the possibilities of using parameterization when designing products which are part of a product series. The main body of the thesis lies in the design of a parametric script which generates variations of portable veterinary x-ray generators depending on the size and position of the inner components. The outer surfaces are defined by algorithms from the input parameters. It is possible to alter the individual attributes (e.g. the progresion of curves, the dimensions of component parts and the proportions between the individual parts). The output from the parametric script is three size-variations of the product.

This thesis deals with the design and manufacturing of custom-made immobilization orthosis for the upper limb. Emphasis is put on the digitization of the approach and integration of additive manufacturing in the workflow of splint production. The solution proposes automatic model construction based on a 3D scan. Such a model is further parametrized in order to provide splinting practitioners with customization abilities. Particular attention is paid to the changes of limb volume due to swell, where the use of auxetic structures is suggested.

The Concurrent Design Platform 4 (CDP4®) is a collaborative Model-Based Systems Engineering (MBSE) software tool conceived for architecting complex systems. Nevertheless, there are limitations concerning the manageable number of system options. The upcoming Siemens tool for generative engineering, Simcenter™ Studio, is attempting to overcome this limitation by enabling automatic synthesis and evaluation of architecture variants. The motivation for the Generative Concurrent Design (GCD) project as a collaboration between RHEA, Siemens and OHB is to develop a combined prototype of these two tools. This thesis presents a modelling of Copernicus Next Generation (CNG) space component, using generative capabilities in a typical Phase-0 study. It represents the third step of the bottom-up GCD validation process, intended to investigate how architecting differs among “Sub-system”, “Systems” and “Systems of Systems (SoS)”. Therefore, this work provides an architecting strategy which is generalizable for other SoS use-cases and contributes to assess whether extensions to ECSS-E-TM-10-25 are necessary to successfully support GCD. / Concurrent Design Platform 4 (CDP4®) är ett samarbetsverktyg för modellbaserad systemteknik (MBSE) som utformats för att bygga komplexa system. Dock finns det begränsningar vad gäller det antalet hanterbara systemalternativ. Det kommande Siemens-verktyget för generativ teknik, Simcenter™ Studio, försöker övervinna denna begränsning genom att möjliggöra automatisk syntes och utvärdering av arkitekturvarianter. Motivationen för Generative Concurrent Design (GCD) -projektet som ett samarbete mellan RHEA, Siemens och OHB är att utveckla en kombinerad prototyp av verktygen CDP4® och Simcenter™. Detta examensarbete presenterar en modellering av rymdkomponenten Copernicus Next Generation (CNG) med användning av generativa funktioner i en typisk fas-0-studie. Den representerar det tredje steget i GCD-valideringsprocessen nedifrån och upp, avsedd att undersöka hur arkitekturen skiljer sig åt mellan "Sub-system", "Systems" och "Systems of Systems (SoS)". Detta arbete ger därför en arkitektonisk strategi som är generaliserbar för andra SoS-användningsfall och bidrar till att bedöma om förlängningar till ECSS-E-TM-10-25 är nödvändiga för att framgångsrikt stödja GCD.

Produktutvecklingen speglar samhällets teknologiska framfart och utveckling, med ständigt ökande krav på kortare ledtider, mer högteknologiska och avancerade produkter samt en högre grad av pålitlighet hos produkten. Det innebär att de processer och verktyg som styr och ligger till grund för den moderna produktutvecklingen konstant måste förnyas och förbättras för att kunna möta de ökande kraven från såväl konsumenter som företag. Det finns många olika digitala verktyg som används inom produktutveckling idag och det som tidigare endast varit ett valbart komplement är idag en nödvändighet för att kunna utveckla och tillverka de komplexa produkter och komponenter som efterfrågas. Generativ design är ett av dessa verktyg som innefattar en rad olika datorstödda verktyg som CAD, CAE, FEM och CFD. Syftet med studien är att undersöka möjligheter och utmaningar med generativ design samt hur det påverkar produktutvecklingsarbeten och ingenjörens roll i designprocessen. De aspekter som har tagits hänsyn till är projekttid, effektivitet och slutresultat. Studien har utförts genom en inledande litteraturstudie följt av fyra semistrukturerade intervjuer genomförda med två svenska företag med internationell anknytning. Studien visar att företagen går mot att implementera fler digitala verktyg och förändra sina produktutvecklingsprocesser med avseende på detta. Även då många möjligheter och fördelar förekommer vid implementering av avancerade program som kan bidra till framtagningen och utvecklingen av mer komplexa produkter så finns det utmaningar som måste tas hänsyn till. Kommunikationen mellan de olika grupperna inom utvecklingsprocessen och inte minst kompatibiliteten hos de program som används är avgörande. Slutligen visar studien på en indikation att ingenjörens roll kommer att genomgå en förändring de närmsta åren, i takt med att datorstödda verktyg blir mer avancerade och kan ta över stora delar av arbetsprocesserna. / Product development reflects society's technological progress and development, with ever-increasing demands for shorter lead times, more high-tech and advanced products and a higher degree of reliability of the product. This means that the processes and tools that are controlled and form the basis for modern product development must be constantly renewed and improved in order to meet the increased demands from both consumers and companies. There are many different digital tools used in product development and what was previously an optional complement is today a necessity for developing and manufacturing the complex products and components that are in demand. Generative design is one of these tools that includes a variety of computer-aided tools such as CAD, CAE, FEM and CFD. The purpose of this study is to investigate opportunities and challenges with generative design and how it affects product development and the role of the engineer in the design process. The aspects that have been considered are project time, project efficiency and end results. The study was conducted through an initial literature study followed by four semi-structured interviews conducted with two Swedish companies with international connections. The study shows that the companies are moving towards implementing more digital tools and changing their product development processes with regard to this. Even though there are many advantages and opportunities in implementing advanced programs that can contribute to the production and development of more complex products, there are challenges that must be considered. The communication between the different groups in the development process and not least the compatibility of the programs used is crucial. Finally, the study shows an indication that the role of the engineer will undergo a change in the next few years, as computer-aided tools become more advanced and can take over large parts of the work processes.