Inovação

Por que a indústria de embalagens necessita de simulação?

A embalagem para a indústria de bens de consumo precisa atender a muitos e diferentes requisitos, incluindo custo, peso, resistência e sustentabilidade. O aprendizado de máquina permite que os fabricantes de embalagens entendam o impacto das mudanças de design muito mais rápido do que permitem os métodos de simulações tradicionais, e explorem rapidamente todas as variáveis para encontrar novos designs de embalagem inovadores.
A modelagem e simulação unificadas habilitadas por IA (MODSIM) estão acelerando o desenvolvimento dos produtos na indústria de bens de consumo para embalados e reduzindo o custo de fabricação e o peso do produto.

Quase todos os produtos que chegam à sua porta ou na prateleira do seu supermercado local sobreviveram à jornada frescos, limpos e intactos por causa de sua embalagem. Do sal aos smartphones, a embalagem de bens de consumo deve ser cuidadosamente projetada para garantir que não cause problemas na linha de produção e que seja forte e à prova d’água o suficiente para suportar as tensões do transporte, ao mesmo tempo em que seja leve e atraente para os consumidores. As metas de sustentabilidade estão adicionando um nível extra de desafio, pois o uso de materiais deve ser reduzido e a proporção de materiais reciclados (recicláveis ​​ou biodegradáveis) ​​aumenta.

A simulação na análise de elementos finitos (FEA) com a tecnologia SIMULIA Abaqus ajuda os designers e gerentes da indústria de embalagens a entender o desempenho em cenários do mundo real, sem precisar construir protótipos físicos. Ela também potencializa o design de experimentos (DoE) e estudos de otimização que podem explorar todo o espaço de design para encontrar o melhor escolha entre diferentes fatores.

A simulação é mais útil quando usada desde o início do ciclo de design. A modelagem e simulação unificadas (MODSIM) permite que a simulação seja usada durante os estágios iniciais do projeto, com o modelo de simulação construído diretamente a partir dos dados do design. Isso não apenas acelera o processo de desenvolvimento, mas também significa que problemas potenciais podem ser notados mais cedo e na análise de causa raiz identificar e resolver as reais causas.

Como a IA e o aprendizado de máquina ajudam na simulação de embalagens?

O MODSIM habilitado para IA é o próximo passo para o MODSIM, usando o poder do aprendizado de máquina para tornar a simulação muito mais rápida e, portanto, mais útil para designers. Com a análise clássica de elementos finitos, para cada variante de design, a física deve ser simulada novamente do zero. O aprendizado de máquina da IA pode fornecer resultados para qualquer variante de design em instantes e acelera o processo.

Apenas algumas simulações cobrindo uma área representativa do espaço de design para a embalagem precisam ser realizadas. Elas são então usadas para treinar uma rede neural, que aprende como a geometria se relaciona com suas propriedades físicas. Respostas físicas escalares transitórias e estacionárias, bem como predição de campo completo 3D podem ser modeladas, resultando em um ambiente rico em informações e muito mais produtivo para o design do produto.

O modelo substituto resultante é validado em simulações posteriores e, se um nível aceitável de precisão for atingido, ele pode ser usado para calcular o comportamento da embalagem para qualquer variante de design.

Usando o aprendizado de máquina, os designers podem encontrar as melhores compensações em segundos e entender o impacto de uma mudança de design com feedback em tempo real. Explorar mais o espaço de design pode encurtar significativamente o processo de desenvolvimento, ao mesmo tempo em que atinge metas ambiciosas de custo, peso e sustentabilidade. Com o MODSIM habilitado para IA, as ferramentas de simulação e aprendizado de máquina também estão disponíveis em uma interface fácil de usar, trazendo-as para usuários não especialistas. Em vez de substituir o trabalho humano, a IA trabalha junto com o designer, fornecendo feedback instantâneo sobre o design.

A IA e o aprendizado de máquina estão ajudando a indústria de CPG a enfrentar os desafios do design de embalagens modernas. O aprendizado de máquina acelera o processo de simulação e exploração de design, ajudando os designers a reduzir peso e custo e melhorar a resistência e a sustentabilidade. As soluções de IA da Dassault Systèmes integram-se aos seus fluxos de trabalho estabelecidos na indústria de CPG, combinando tecnologia de aprendizado de máquina com a melhor tecnologia de simulação de física da categoria.