KI-Copilot unterstützt Ingenieure beim Strukturdesign

Forschende des Massachusetts Institute of Technology haben ein KI-gestütztes Copilot-System für die Topologieoptimierung von Konstruktionen entwickelt. Das in Communications Engineering vorgestellte Verfahren zeigt dem Menschen während des automatisierten Entwurfs gezielt Regionen an, in denen er Korrekturen vornehmen kann. Damit soll die bisherige Black-Box-Dynamik der algorithmischen Strukturplanung überwunden werden, bei der Ingenieure das Endergebnis oft erst nach vollständiger Berechnung sehen und deshalb unbrauchbare, schwer fertige oder nicht vertrauenswürdige Designs akzeptieren müssen. Der Ansatz nutzt maschinelles Lernen, um die wahrscheinlichsten Änderungsstellen eines Designs vorherzusagen. Grundlage war ein synthetischer Datensatz mit simulierten Rückmeldungen von Ingenieuren zu Ästhetik, Leistungsfähigkeit und Herstellbarkeit. In Demonstrationsversuchen verbesserte die Kombination aus Algorithmus und menschlichem Eingriff die Herstellbarkeit und die lineare Knicktragfähigkeit um 39 Prozent. Gleichzeitig verlängerte sich die Gesamtbearbeitungszeit im Vergleich zu vollständig automatisierten Abläufen nur um etwa 15 Sekunden. Das Team um Dat Ha, Josephine Carstensen und weitere MIT-Forschende sieht das System als Ergänzung zu rein KI-basierten Konstruktionsverfahren. Es soll Topologieoptimierung einem breiteren Kreis von Ingenieuren, Forschenden und Studierenden erschließen, insbesondere in Branchen, in denen rechenintensive Verfahren wegen fehlender Kontrolle, mangelnder Nachvollziehbarkeit und geringer Akzeptanz bisher zurückhaltend eingesetzt werden. Durch die frühzeitige Einbindung menschlicher Urteilskraft sollen Entwurfsentscheidungen besser nachvollziehbar, fertigungstauglicher und in der Praxis akzeptabler werden.