軟件優化+3D打印，全新方程式賽車轉向柱底座如何實現？
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行業 汽車/方程式賽車 |
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挑戰 設計和制造一個全新的方程式賽車轉向柱底座 |
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Altair解決方案 使用solidThinking Inspire進行設計，使用電子束熔融技術制造新部件，以節省設計時間，減少材料成本，提升產品性能。 |
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優點 Ø 基于增材制造方式重新設計了轉向柱底座 Ø 將必要部件數量從四個減少為一個 Ø 節省了35%的重量（從500g減少至330g） Ø 新部件提升了5倍剛度 Ø 減少了50%的設計時間 Ø 使用新的制造流程，浪費的材料節省了90% |
項目介紹
MICHAEL Süß是德國德累斯頓工業大學（Technische Universität Dresden）的研究員，目前他的博士學位研究專注于增材制造/電子束熔融技術。除此之外，Michael還與德國Fraunhofer增材制造技術和先進材料研究所（IFAM）合作密切。Fraunhofer IFAM是歐洲領先的粘合技術、材料科學和制造技術領域研究機構之一。
Michael試圖尋找一個案例，應用于他的研究報告。此時他回想起了曾經參與學生方程式賽車隊時的經歷。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。由此，Michael遇到了德累斯頓工業大學在校學生Lucas Hofman。
挑戰
Michael和Lucas一起，開始在汽車上尋找一個最有重新設計必要的部件，并以增材制造/電子束熔融方式生產。最終，他們選定的部件是方程式賽車的轉向柱底座。Lucas指出，“當前的轉向柱底座有四個不同的區域，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。 我們還發現了一些其他有必要進行重新設計并可以增材制造技術生產的部件，比如立柱。但我們最終還是選擇了轉向柱底座。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�！�
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化結果和重建零件，并加速進入制造階段。在過去，這始終是使用優化技術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。
原始轉向柱組件 經由Inspire進行拓撲優化結果
由于是使用電子束熔融的方式生產部件，Michael和Lucas在設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勢，我們的設計可以相當自由，因為設計約束非常少。”在掌握了Inspire后，Michael和Lucas非常篤定的認為，這是他們執行優化及精煉最終制造模型的最理想工具。Lucas指出：“Inspire拓撲優化技術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化階段轉換到制造階段。整個零件提煉過程只需要5-7小時，這實在是太快了！”
通過Inspire中的PolyNURBS功能重塑造型 全新增材制造部件（后處理之前）
一旦根據Inspire優化結果重新設計了新的部件，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構。在后處理結束之后，該部件重量為330g，比原始部件的500g輕了35％。如果沒有Inspire，這樣大幅的重量節省是不可能完成的。Inspire的拓撲優化及其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化結果過渡到最終制造部件，我們一定會在未來更多地使用Inspire。”
(責任編輯：admin)
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