德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)研究員Michael稱贊一款軟件說“我太喜歡PolyNURBS這個好用的功能了，它能讓我們快速獲取優(yōu)化結(jié)果和重建零件，并加速進入制造階段。在過去，這始終是使用優(yōu)化技術(shù)時遇到的最困難的部分。我們不再需要使用多個逆向工程工具，現(xiàn)在可以在一個工具，即solidThinking Inspire中就可以做到?！?/p>

solidThinking Inspire為什么讓Michael如此印象深刻？原來，Michael通過Inspire基于增材制造方式重新設(shè)計了轉(zhuǎn)向柱底座，將必要部件數(shù)量從四個減少為一個，節(jié)省了35%的重量（從500g減少至330g），新部件提升了5倍剛度，減少了50%的設(shè)計時間,使用新的制造流程，節(jié)省了90%的材料浪費。

提升5倍剛度，節(jié)約90%的材料浪費

一輛車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會影響到整車的靈活性與穩(wěn)定性，對于高速行駛的賽車，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定表現(xiàn)會讓整車在比賽中更靈活的穿越各種彎道和障礙，進而提高比賽成績。

Michael是德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)的研究員，目前他的博士學(xué)位研究專注于增材制造/電子束熔融技術(shù)。除此之外，Michael還與德國Fraunhofer增材制造技術(shù)和先進材料研究所（IFAM）合作密切。Fraunhofer IFAM是歐洲領(lǐng)先的粘合技術(shù)、材料科學(xué)和制造技術(shù)領(lǐng)域研究機構(gòu)之一。

Michael試圖尋找一個案例，應(yīng)用于他的研究報告。此時他回想起了曾經(jīng)參與學(xué)生方程式賽車隊時的經(jīng)歷。Michael說，“我曾在一個方程式賽車隊中工作，并希望能夠幫助到德累斯頓大學(xué)的在校車隊。我請ELBFLORACE電動方程式賽車隊推薦一個從事該項目的志愿者，以便深入合作?！庇纱?，Michael遇到了德累斯頓工業(yè)大學(xué)在校學(xué)生Lucas Hofman。

挑戰(zhàn)

Michael和Lucas一起，開始在汽車上尋找一個最有重新設(shè)計必要的部件，并以增材制造/電子束熔融方式生產(chǎn)。最終，他們選定的部件是方程式賽車的轉(zhuǎn)向柱底座。Lucas指出，“當前的轉(zhuǎn)向柱底座有四個不同的區(qū)域，彼此之間有著不同的角度。因此，用5軸銑床制造加工是非常困難。 目前生產(chǎn)這個部件的解決方案是由四個不同的銑削鋁部件組成，并以螺栓連接在一起。 我們還發(fā)現(xiàn)了一些其他有必要進行重新設(shè)計并可以增材制造技術(shù)生產(chǎn)的部件，比如立柱。但我們最終還是選擇了轉(zhuǎn)向柱底座。因為我們覺得通過這個部分的改進，可以做出最為顯著的性能提升和重量方案的改進?！?/p>

解決方案

Michael和Lucas是以不同的方式了解到的solidThinking Inspire。Michael是在Euromold國際模具展中的研討會上首次接觸到了Inspire。而Lucas則是在大學(xué)生方程式賽車工作坊中了解到的這個工具。他倆立即被工具帶來的便利深深吸引。Michael指出，“我太喜歡PolyNURBS這個好用的功能了，它能讓我們快速獲取優(yōu)化結(jié)果和重建零件，并加速進入制造階段。在過去，這始終是使用優(yōu)化技術(shù)時遇到的最困難的部分。我們不再需要使用多個逆向工程工具，現(xiàn)在可以在一個工具，即Inspire中就可以做到。”Michael和Lucas還注意到Inspire中還集成了分析工具，讓他們能模擬部件在真實世界中所受到的工況。

圖片：原始轉(zhuǎn)向柱組件

圖片:經(jīng)由Inspire進行拓撲優(yōu)化結(jié)果,來源Altair

由于是使用電子束熔融的方式生產(chǎn)部件，Michael和Lucas在設(shè)計部件時就有很大的自由度。 Michael指出：“電子束熔融與其他制造方法相比具有巨大的優(yōu)勢，我們的設(shè)計可以相當自由，因為設(shè)計約束非常少。”在掌握了Inspire后，Michael和Lucas非常篤定的認為，這是他們執(zhí)行優(yōu)化及精煉最終制造模型的最理想工具。Lucas指出：“Inspire拓撲優(yōu)化技術(shù)允許我們確定部件的理想材料布局，PolyNURBS工具使我們能夠極快地將模型從優(yōu)化階段轉(zhuǎn)換到制造階段。整個零件提煉過程只需要5-7小時，這實在是太快了！”

圖片：通過Inspire中的PolyNURBS功能重塑造型，來源Altair        

圖片：全新增材制造部件（后處理之前）

一旦根據(jù)Inspire優(yōu)化結(jié)果重新設(shè)計了新的部件，下一步就是將其制造出來了。這個階段團隊與Franhaufer IFAM合作完成。這個過程使用的是Arcam A2X電子束熔融設(shè)備。Michael解釋說，“部件的制造時間約為29小時，是用鈦合金制造的。電子束熔融技術(shù)對于這個過程非常重要，因為不需要像其他增材制造方法一樣添加很多支撐結(jié)構(gòu)。在后處理結(jié)束之后，該部件重量為330g，比原始部件的500g輕了35％。如果沒有Inspire，這樣大幅的重量節(jié)省是不可能完成的。Inspire的拓撲優(yōu)化及其PolyNURBS工具令人印象非常深刻，它使我們能夠以極快的速度從優(yōu)化結(jié)果過渡到最終制造部件，我們一定會在未來更多地使用Inspire?！?/p>