Kuraray lanza una app para calcular y diseñar estructuras de vidrio mediante inteligencia artificial

Una nueva aplicación Basada en IA para estructuras de vidrio

Basándose en la experiencia positiva de esta aplicación, Kuraray ha emprendido el desarrollo de otra aplicación para el cálculo de estructuras de vidrio. El resultado final es una potente aplicación basada en inteligencia artificial que se puede utilizar para el cálculo de diversos sistemas de acristalamiento en lo que respecta a su capacidad de carga estática y su capacidad de servicio.

Las soluciones de software disponibles anteriormente en el mercado utilizan métodos numéricos complejos, como análisis de elementos finitos, modelos analíticos simples o consultas a bases de datos. Sin embargo, la nueva aplicación "Strength Lab AI" ha sido diseñada e implementada de manera completamente diferente.

Mediante la inteligencia artificial, o, más precisamente, el "aprendizaje profundo" mediante redes neuronales, es posible utilizar algoritmos de IA para reemplazar por completo las tareas de análisis estructural clásico con respecto a la evaluación de la capacidad de carga estructural en los estados límite últimos y estados límite de servicio según la norma alemana DIN 18008, la europea EN16612 y la estadounidense ASTM E1300 para cálculos geométricos lineales y no lineales. Como resultado, ya no es necesario el uso de software de simulación costoso y que consume mucho tiempo.

"Las capacidades de Strength Lab AI van mucho más allá de la complejidad de los cálculos conocidos para los valores de aislamiento acústico de sistemas de vidrio y están relacionadas con aspectos de seguridad debido a la evaluación de la capacidad de carga del acristalamiento. Hasta ahora, tales afirmaciones solo se podían lograr mediante costosas simulaciones numéricas, que generalmente no se utilizan en la práctica debido a los largos tiempos de cálculo y los requisitos de modelado aumentados", afirma el Dr. Michael Kraus, CEO de M&M Network-Ing, que desarrolló exclusivamente las aplicaciones de IA para Kuraray.

La aplicación está disponible como una versión en línea gratuita y limitada desde septiembre, mientras que una "versión profesional", con capacidades de cálculo ampliadas, mayor comodidad de usuario y funcionalidad mejorada, se lanzará en una fecha posterior.

En funcionamiento, la aplicación primero consulta todos los puntos clave relevantes para realizar un análisis estructural, incluyendo las condiciones de soporte del acristalamiento y la carga del acristalamiento. Luego, analiza las cargas de área o las cargas de perfil, la estructura del vidrio y las propiedades esenciales del vidrio, especialmente los materiales de laminación, antes de que modelos de IA especiales lleguen a las tensiones y deformaciones del acristalamiento, basados en los datos introducidos.

El método personalizado desarrollado por M&M utiliza algoritmos de redes neuronales y aproximadamente 22 millones de puntos de datos para el entrenamiento. A diferencia de los enfoques convencionales, M&M utiliza un modelo especial de 'Mezcla de Expertos', que comprende tres redes de expertos diferentes. Este sistema permite una cobertura completa de la distribución de datos en diferentes estructuras de vidrio y escenarios de carga, sin los problemas habituales de generalización de las arquitecturas de IA convencionales.

La nueva solución aprovecha las ventajas de las redes neuronales basadas en modelos, en lugar de procesar grandes cantidades de datos en el caso de soluciones de bases de datos. Como resultado, se pueden obtener alternativas que se pueden evaluar de manera eficiente y rentable en el momento de la inferencia para predecir tensiones y deformaciones en casos geométricamente lineales y no lineales.

El Dr. Kraus comenta: "Por primera vez, hemos realizado cálculos críticos de seguridad utilizando IA a una escala práctica, lo que permite una construcción que ahorra recursos mediante una rápida retroalimentación del sistema. Nuestra aplicación permite realizar cálculos a una velocidad mucho mayor que las simulaciones comparables y más costosas. La mayoría de los resultados están disponibles en segundos, mientras que los sistemas convencionales y más complejos pueden tardar hasta diez minutos. Actualmente, no encontrarás un sistema más rápido en el mercado con la misma precisión".

Además, la aplicación permite realizar cálculos basados en diferentes normas sin costos adicionales. Creemos que le debemos esto a nuestros clientes, planificadores, ingenieros y también al medio ambiente, a través de nuestra experiencia combinada en la interfaz entre la ingeniería civil y la inteligencia artificial. Consideraciones de rentabilidad, mediante la evaluación y el análisis de alternativas de diseño, así como enfoques de conservación de recursos, pueden ser considerados y realizados ya en la fase de planificación. Cualquier consideración posterior, durante la construcción, carece de sentido y resulta en costosas reprogramaciones.

El desarrollo y uso de algoritmos de IA individualizados para aumentar la eficiencia económica y la sostenibilidad en el cálculo y diseño de estructuras de vidrio fue un paso lógico en la cooperación de Kuraray y el desarrollador de software M & M Network-Ing UG, como ejemplo de un escaparate para la industria de la construcción."

Se planea una publicación científica detallada y exhaustiva sobre el nuevo programa de aplicación, su sistematización y fundamentos científicos para el primer trimestre de 2024 por parte de Kuraray y M & M.