NASA: детали, которые «эволюционировали» сами — легче, прочнее и быстрее в разработке

NASA внедряет генеративный дизайн — технологию, которая работает по принципу биологической эволюции: вместо того чтобы инженер сам придумывал форму детали, алгоритм получает требования по нагрузкам и ограничениям и дальше сам, за миллионы виртуальных "поколений", отбрасывает материал там, где нагрузка минимальна, и концентрирует его там, где она максимальна. Результат выглядит органично, будто вырос сам, — похоже на структуру кости, где вещество сосредоточено именно там, где реально нужна прочность.

Цифры впечатляют: вес деталей снижается до двух третей по сравнению с обычным дизайном, а концентрация напряжений (то есть места, где деталь может треснуть под нагрузкой) почти в 10 раз ниже, чем в деталях, спроектированных опытным инженером-человеком. Причём весь цикл — проектирование, анализ и изготовление прототипа — теперь укладывается в неделю, а один расчёт в облаке занимает около двух часов. Инструмент, которым всё это делается, — Autodesk Fusion 360 с функцией generative design (она появилась ещё в 2017 году); пионером её применения в NASA стал инженер Райан Макклелланд (Ryan McClelland). Технологию уже используют для миссии по доставке образцов с Марса (Mars Sample Return), телескопа EXCITE, приборов мониторинга космической погоды и аэростатных обсерваторий.

Почему это вообще выгодно именно NASA: вывод килограмма груза на орбиту стоит дорого (у SpaceX — свыше $1000 за кг), а агентство, в отличие от автопрома, производит не крупные серии одинаковых деталей, а тысячи уникальных штук в год — то есть экономия веса окупается с каждой детали, без "тиража". На перспективу Макклелланд видит слияние генеративного дизайна с 3D-печатью — вплоть до изготовления деталей прямо на орбите, Луне и Марсе из местных материалов.

Для архитектора это не про космос, а про масштаб идеи: то же самое "пусть алгоритм уберёт лишнее и укрепит нужное" применимо и к несущим конструкциям, и к металлическим элементам, и даже к расходу материала на стройке.