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Diseño Generativo y Construcción

Jorge Iván Campos|febrero 21, 2024

La búsqueda de alternativas para hacer más eficientes los procesos productivos no cesa.

La industria de las tecnologías digitales se ha lanzado en una carrera desenfrenada por encontrar y crear soluciones que ofrezcan a las demás industrias instrumentos tecnológicos que apoyen sus operaciones en distintos frentes, con las que mejoren sustantivamente su desempeño a partir de la racionalización de sus procesos, de tal forma que su implementación se refleje en el incremento sustantivo de la eficiencia, la eficacia, la productividad y la rentabilidad, con un enfoque de sustentabilidad ambiental.

En medio de esa carrera ha emergido una nueva disciplina del saber y quehacer industrial que se ha dado a conocer como El Diseño Generativo. Sin duda alguna, esta nueva tendencia se perfila como el próximo paso en la evolución de la industria en general y en particular de la construcción. Pero ¿Qué es y en que consiste esta nueva disciplina? ¿Cuáles son sus beneficios y ventajas? ¿Cuáles son sus distintas aplicaciones?

Diseño Generativo

Según Casacubuerta (2019) el origen del Diseño Generativo se remonta a los años 80 cuando el diseño gráfico inició una transformación con la aparición de los ordenadores, especialmente el Macintosh con programas específicos para el dibujo o la edición de texto, su interfaz gráfica y la inclusión de tipografías.

Agrega que no obstante mientras los diseñadores trabajaban duro para reconvertir su creatividad y sus habilidades en el nuevo entorno digital, otros profesionales, con sólidos fundamentos en ingeniería y programación, imaginaban otra forma de entender el arte y el diseño, consistente en crear procesos automatizados basados en matemáticas, naciendo así el Diseño Generativo.

Genéricamente el diseño generativo es considerado como una nueva forma de abordar el diseño y la fabricación de productos, donde la Inteligencia Artificial (IA) juega un papel determinante. Según Castellanos (2023) esta técnica surge como respuesta a la necesidad de encontrar soluciones más eficientes y rentables para los procesos de producción industrial. Y agrega la misma que «El diseño generativo utiliza software impulsado por IA para generar múltiples soluciones de diseño, todas adaptadas a los requisitos específicos del proyecto».

Esta técnica o 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.

Por su parte en el portal formlabs.com (2024) se sostiene que el diseño generativo es la próxima meta del diseño CAD para los ingenieros que trabajan en las industriales fabriles. Y agrega que aprovecha el poder de la IA para desarrollar nuevas iteraciones de diseño de alto rendimiento que ayudan a solucionar los desafíos más complejos, reducir el peso de los componentes y los costos de producción, personalizar la escala y optimizar el rendimiento.

Y precisa que esta técnica es un proceso de exploración de diseño iterativo que utiliza un programa de software impulsado por la IA para generar una gama de soluciones de diseño que cumplen con una serie de parámetros o restricciones. Complementa que a diferencia del diseño tradicional, en el que proceso comienza con un modelo basado en conocimientos del ingeniero, el diseño generativo comienza con unos parámetros de diseño y utiliza la IA para crear el modelo.

Proceso del diseño generativo. Adaptación del libro «Generative Design» de H. Bohnacker, J. Laub, B. Groß, y C. Lazzeroni (2019), Princeton Architectural Press
Fuente: formlabs.com (con intervención particular)

Acogiendo lo que sugiere el portal unir.net (2023) en síntesis puede afirmarse que el diseño generativo al acudir a algoritmos y a la IA influye directamente en la transformación del proceso productivo. Ante el tradicional modelo de diseño y fabricación de un producto que luego ha de someterse a todo tipo de pruebas que certifiquen que cumple con los parámetros fijados, el diseño generativo parte de esas exigencias para buscar una forma que directamente responda a ellas.

Diseño generativo vs. optimización topológica

Estos dos términos se han vuelto moda en el mundo CAD y a menudo suelen confundirse como sinónimos, sin que ello sea totalmente cierto.

La optimización topológica ha existido desde hace al menos 20 años y ha estado disponible en muchas de las herramientas habituales de software CAD. Reseña el mismo portal que para iniciar el proceso, se requiere un ingeniero humano para crear un modelo CAD en el que se apliquen cargas y restricciones teniendo en cuenta los parámetros del proyecto. Luego el software genera un concepto de modelo de malla optimizado que está listo para que el ingeniero lo evalué. Dicho de otra forma, la optimización topológica requiere un modelo diseñado por humanos desde el principio para que funcione, lo que según el mismo, limita el proceso, sus resultados y la escala.

Lo cierto es que la optimización topológica sirve como base para el diseño generativo, pero éste último lo que hace es llevar el proceso un paso más allá y elimina la necesidad de que el modelo sea diseñado por humanos, asumiendo el papel del diseñador en función del conjunto predefinido de restricciones o parámetros.

Fuente: autodesk.com

El diseño generativo en la arquitectura

Fenollosa (2023) reseña que el Diseño Generativo es un testimonio de que el mundo de la arquitectura está experimentando una transformación en la manera en la que se diseña y se construye. Para el mismo, el diseño generativo aplicado a la arquitectura contribuye a la creación de diseños arquitectónicos de manera altamente optimizada, tratándose de un proceso que se lleva a cabo mediante el uso de software de diseño paramétrico, que utiliza datos y condicionantes específicos para generar soluciones personalizadas Asegura que la premisa es simple: los arquitectos establecen parámetros y necesidades, y el programa crea el diseño más eficiente posible. Esto permite ajustar y modificar el diseño hasta alcanzar el resultado deseado.

Pero Casacuberta va más allá, y relegando estas definiciones que para él son un tanto simplistas, acudió a la definición de Lars Hesellgren según la cual «El diseño generativo no busca crear un edificio. Quiere diseñar el sistema que construye un edificio». El mismo apunta que lo que quiso significar es que el objetivo final del diseñador es otro: ya no se pretende crear un cartel, una tostadora o un hospital, sino un sistema que sirva para generar diversos carteles, tostadoras u hospitales, con los que se pueda decidir cuál puede ser el más adecuado, o simplemente enseñarlos todos y que el interesado o cliente escoja.

El desarrollar las obras de construcción demandan planear y controlar costos, maximizar los recursos y cumplir todas las regulaciones urbanísticas y ambientales, lo que hace del proceso constructivo algo complejo pero que puede facilitarse con el diseño generativo, por las oportunidades que ofrece para optimizar piezas, consolidar ensamblajes e incluso explorar diversas opciones de material y diseño.

Fuente: unir.net

Ventajas y beneficios del diseño generativo

Al proponer un cambio en el proceso de diseño tradicional en donde ahora el ingeniero se limita a fijar los parámetros generales con los que trabajara el software, el diseño generativo ofrece una unas ventajas o beneficios apreciables:

  • Ante las exigencias establecidas ofrece varias alternativas de diseño.
  • Se trata de una técnica que posibilita diseños del alto rendimiento.
  • La técnica o tecnología permite personalizar la escala.
  • No le pierde la pista al proceso de fabricación o construcción por lo que se reduce la fase de prueba.
  • Para nuevos productos o proyectos reduce el tiempo que se destina a las fases de investigación y desarrollo, que a su vez influye positivamente en los tiempos de comercialización.
  • Permite aumentar la complejidad de los diseños que puede complementarse con la fabricación aditiva.

Utilidades o aplicaciones del diseño generativo

Por sus beneficios pero también ineludible adopción, cada vez más diversos sectores productivos optan por incorporarlo a sus procesos productivos, a saber:

  • Ingeniería Espacial: Para disminuir el peso y aumentar la resistencia de los componentes de los aviones, que a su vez reduce el consumo de energía y de las emisiones contaminantes.
  • Industria Automotriz: Par alivianar masa y reducir combustible, generar un diseño vanguardista, disminuir el tiempo y costo de producción y de comercialización.
  • Arquitectura y Construcción: Para simular y crear formas complejas que imitan la naturaleza, introducir modificaciones a los proyectos y garantizar la optimización de los proyectos,
  • Maquinaria Industrial: Los algoritmos e IA presenta infinidad de soluciones que den lugar a modelos fácilmente modificables y con alta precisión.
  • Productos de Consumo: La IA permite diseñar productos de mejor calidad y afinar aspectos como materialidad, peso, volumen o empaque.

Sin duda el diseño generativo sustentado fundamentalmente en la inteligencia artificial y los algoritmos, llegó para quedarse y evolucionar como una herramienta esencial que ha de contribuir a la más alta eficiencia en los procesos de diseño y producción en todas las industrias. En la arquitectura y construcción es determinante especialmente para la fase de diseño, cálculo de cantidades y programación de tiempos que se refleje en la calidad de la obra, la reducción de tiempos y la racionalización de costos tanto económicos como ambientales.

Fuente: perfil de Daniel Fenollosa Cervello en LinkedIn

Referencias

Por: Jorge Iván Campos

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