德國帕德博恩（Paderborn）大學生方程式賽車隊進行賽車軸承座部件優化、減重
我們已經展示了MSC Apex Generative Design的潛力，以下為帕德博恩大學生方程式賽車隊為他們的賽車設計的軸承座部件——該部件用于支撐車輪軸承，屬于懸架的一部分。
這是一個很典型的案例，因為軸承座一方面要需要承受非常復雜的負載工況，同時對輕量化設計具有迫切需求。由于大賽要求參賽者每年開發一款新的賽車，仔細檢查每一個零件，以提升競爭優勢，因此設計過程中需要進行大量的零件設計優化。MSC仿真工具，例如：Adams 和 MSC Nastran 被用于進行后續的部件優化。
▲ 采用MSC Apex Generative Design進行增材制造設計
開發過程首先從基于Adams的多體動力學仿真中獲取載荷開始，Adams模型模擬了整個懸架的多種工況，包括所有連接點的坐標和作用力。
這些信息被用于建立優化模型并定義其目標。
在 MSC Apex Generative Design中定義了一個盡可能大的設計空間（如上圖所示）。
在這個方程式賽車項目中，對應輪輞內的空間減去叉形臂的安裝空間以及所選的制動系統。運行MSC Apex Generative Design優化算法，設計空間內的材料在確保滿足各種邊界條件、約束以及優化目標的前提下會被盡可能的削減。
最終MSC Apex Generative Design生成多個設計候選，這些候選方案可以進一步使用Simufact Additive（用于金屬增材制造）進行工藝可行性驗證。
▲ 優化后的軸承座部件通過3D打印制造，打印出的軸承座部件裝配到懸架系統中
在本項目中，Digimat AM（用于塑料增材制造）被用于賽車的加速踏板工藝驗證。經過對候選方案進行加工制造過程仿真、迭代和對比后，最終可以選出滿足可制造性、輕量化、低成本的最優設計。作為虛擬評估的最后一步，優選出的設計最終通過MSC Nastran中的有限元模型進行設計有效性的驗證，并將該部件集成到Adams模型中，以確保該部件在整體裝配結構中提供正確的剛度和性能。經過上述設計、仿真和虛擬驗證，一個最優設計被選出，并成功完成了實物的打印，在去年的學生方程式賽車季投入使用。
增材制造自問世以來，已經走過了漫長的道路，并在過去十年中改變了制造業的格局。
為了發揮AM的全部潛力和優勢，需要消除設計和制造之間的信息孤島，提供增材制造專屬的設計。
我們已經確定了七個技術和特性，它們在設計和增材制造之間搭建了橋梁，實現滿足可制造性的創成式設計。
我們認為這種方法是引人注目的，因為它將只產生被驗證符合金屬，先進的復合材料和聚合物工藝特點的幾何候選。
此外，基于最先進的掃描技術對最終打印部件進行質量檢驗，并將實際打印部件與設計部件進行疊加比較，可以進一步驗證虛擬仿真的準確性，以幫助用戶提高對增材制造部件質量的信心，以及虛擬設計驗證與實物結果的一致性。
時間和成本是當今大規模增材制造生產的兩個主要制約因素。MSC Apex創成式設計幫助工程師縮短了增材制造模擬的時間和成本，在設計過程中更早地對成本做出更好的決策，最重要的是，通過更智能、可持續的增材制造，更接近首次成功3D打印部件。
▲ MSC Apex Generative Design 的工作流程和功能
