行業：汽車/方程式賽車

    挑戰：設計和制造一個全新的方程式 賽車轉向柱底座

    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。

    優點：基于增材制造方式重新設計了 轉向柱底座 ； 將必要部件數量從四個減少為 一個 ； 節省了 35%的重量（從 500g 減少至 330g） ； 新部件提升了 5 倍剛度 ； 減少了 50%的設計時間 ； 使用新的制造流程，浪費的材 料節省了 90%

    背景介紹 

   MICHAEL Sü? 是德國德累斯頓工業大學（Technische Universit?t  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。”

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    “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 Sü?，德國德累斯頓工業大學研究員

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    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。”

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