可持續(xù)設計的案例
行業(yè)熱點丨仿真驅(qū)動設計：兼顧性能、可持續(xù)性與效益
性能
通過將設計、仿真與制造功能整合到同一工具中，從設計概念到產(chǎn)品驗證的全流程可憑借 “協(xié)同思維” 避免差錯與疏漏。工程師借助這樣的設計自由度，能同時評估并優(yōu)化產(chǎn)品的強度、剛度、重量性能、可制造性、質(zhì)量與成本，進而更快判斷設計方案的實際可行性。
該方案融合了常見的計算機輔助設計（CAD）功能，同時搭配新一代隱式設計工具，為隱式建模賦予了速度、可擴展性與穩(wěn)健性。隱式建模是一種常用于復雜幾何結(jié)構(gòu)的技術(shù)，且不存在網(wǎng)格劃分方面的限制（例如，針對注塑成型零件制造的鼠標設計）。
Altair? Inspire? Mold是一種現(xiàn)代化的集成化方法，專為設計師與產(chǎn)品工程師打造，可簡化注塑成型零件的可制造性設計（DfM）流程。
可持續(xù)性
如今，所有組織都高度重視如何減少碳足跡，同時遵守日益嚴格的氣候相關(guān)法規(guī)。供應商不斷推出各類新型 “環(huán)保” 材料，這些材料的特性，可能與已使用多年、且有豐富技術(shù)經(jīng)驗支撐的傳統(tǒng)替代材料存在差異。在這樣的背景下，可靠的數(shù)據(jù)源成為設計成功的關(guān)鍵。
Altair 材料數(shù)據(jù)中心（Altair? Material Data Center?，AMDC）旨在成為 Altair HyperWorks? 平臺中全面、統(tǒng)一的材料數(shù)據(jù)源。目前其數(shù)據(jù)規(guī)模仍在持續(xù)擴大 ，近期已新增沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司（SABIC）的全系列先進聚合物材料數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可在 Inspire Mold 中直接調(diào)用，用于精準開展注塑成型仿真。依托可靠的行業(yè)級材料數(shù)據(jù)，沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司（SABIC）進一步優(yōu)化了從設計到制造的工作流程。
展開 行業(yè)熱點丨仿真驅(qū)動設計：兼顧性能、可持續(xù)性與效益
當下，是否該引入仿真驅(qū)動設計？
如今，仿真已不再只是產(chǎn)品驗證的工具。從跨國企業(yè)到中小型企業(yè)（SME），許多組織通過采用仿真驅(qū)動設計方法，已收獲顯著效益。不過，仍有部分企業(yè)對這種方法持觀望態(tài)度，原因各異：有的源于固化的企業(yè)文化，有的認為該方法成本高、操作復雜、精度不足，還有的覺得并非必需。
下面我們以具體案例展開分析：設計工程師可能不會對支架進行仿真，背后有哪些原因？而面對這些原因，又該提出哪些值得關(guān)注的后續(xù)問題？
而工程師們忽略的關(guān)鍵事實如下：
如今，若想讓創(chuàng)新產(chǎn)品快速推向市場，在設計階段就需重點聚焦三大核心目標：
性能：確保產(chǎn)品擁有最優(yōu)的強度、重量、速度與質(zhì)量；
可持續(xù)性：采用新型材料與工藝，優(yōu)先考慮材料使用效率，注重可維修性設計，推動產(chǎn)品的重復使用與回收利用；
效益：合理控制產(chǎn)品成本、運維成本與保修成本，同時提升維修便捷性。
在設計流程的初始階段，若要有效平衡這些往往相互矛盾的需求，Altair 的仿真驅(qū)動設計解決方案能為產(chǎn)品設計工程師提供有力支持。這一解決方案提供了易于操作的仿真工具與工作流程，即使用戶不具備有限元分析（FEA）工程師等專業(yè)人員的知識儲備，也能評估設計方案的性能與可制造性。通過在設計早期識別并解決潛在問題，可大幅縮短進入生產(chǎn)階段前的測試與原型制作時間。
回到支架設計的案例：借助 Altair 全面集成的仿真驅(qū)動設計解決方案，可實現(xiàn)如下工作流程：
這是一個典型的優(yōu)化工作流程示例，流程中充分考慮制造方法，最終輸出可投入生產(chǎn)的零件方案。
性能
通過將設計、仿真與制造功能整合到同一工具中，從設計概念到產(chǎn)品驗證的全流程可憑借 “協(xié)同思維” 避免差錯與疏漏。
展開 2019年工程新人設計大賽多個可持續(xù)性項目成為焦點
具有可持續(xù)設計理念的獲獎青年成為大賽焦點
在斯圖加特舉行的Motek頒獎儀式上，參賽學生與教育機構(gòu)代表齊聚一堂，大賽主辦方宣布獲獎名單。獲得第一名的年青工程師和其教育機構(gòu)分別獲得2000歐元的獎金，第二和第三名的團隊及其學校分別獲得1000和500歐元的獎勵。
第一名：“InaLite” 灰燼中的移動電源
來自尼日利亞夸拉州立大學的Okpamen Obasogie和他的團隊參賽作品再次證明了一個道理：一個絕妙的主意可以很快轉(zhuǎn)化為一個成功的項目。國際能源署的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，仍有6.2億非洲人沒有電力供應，收入的大部分必須用于購買煤油燈的燈油。獲勝團隊開發(fā)的“ InaLite”旨在改變這種窘境。它是一種熱電發(fā)電機，可以將（例如從燒烤余燼中）散發(fā)出來的熱量轉(zhuǎn)化為電能。然后，通過集成的USB端口將產(chǎn)生的能量為照明裝置或小型設備（如智能手機）充電。評審團認為，這個項目方便了非洲人民的生活，緩解了當?shù)啬茉垂┙o問題。
第二名：回收鋁盤的壓力機
來自奧地利薩爾茨堡技術(shù)學院的Albin Wolfersberger和Tobias Zehnder自主研發(fā)的回收鋁盤壓力機榮獲了本屆大賽的第二名。這款機器可以方便、節(jié)能地清潔使用過的鋁制盤并對其進行回收。評審團非常喜歡這樣的設計理念：與不斷生產(chǎn)新的鋁盤相比，有了鋁殼壓機便可快速地對舊盤進行二次回收利用，大幅減少回收成本、能源消耗和生產(chǎn)過程中二氧化碳的排放量。根據(jù)鋁工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示：鋁制品的回收再生產(chǎn),可節(jié)省高達95%的能源消耗。Albin Wolfersberger這樣描述整個項目: “從我們的角度來看，產(chǎn)品的可變性使該解決方案既適用于大型公司同時也適用于普通家庭。”
展開 仿真科普｜駕馭風場，筑風為友：CAE風環(huán)境仿真技術(shù)驅(qū)動建筑可持續(xù)設計
CAE風環(huán)境仿真技術(shù)，通過高精度數(shù)值模擬還原真實風場與建筑的相互作用，為建筑可持續(xù)設計提供科學決策依據(jù)。
圖源網(wǎng)絡
文件《建筑設計環(huán)境準則》明確要求建筑方案階段需進行環(huán)境影響評估，涵蓋風環(huán)境對行人安全、能耗、自然通風的影響分析，并需提出優(yōu)化措施，同時強調(diào)節(jié)能設計，要求通過仿真優(yōu)化建筑布局降低熱島效應，提升室外風舒適性。[2]
“熱島效應” 圖源網(wǎng)絡
海南省《綠色建筑設計規(guī)程》文件，要求建筑群體布局長度超30米時，需設置通風過街樓，并應運用計算流體力學（CFD）手段對場地風環(huán)境進行模擬預測，完成模擬報告，據(jù)此完成規(guī)劃設計。[3]
可見，CAE風環(huán)境仿真技術(shù)可在設計階段精準預測建筑群風場分布，為規(guī)劃布局與結(jié)構(gòu)安全提供科學依據(jù)。
當傳統(tǒng)風洞試驗面臨周期長、成本高的困境，建筑風環(huán)境仿真的優(yōu)點在于：
（1）費用省、周期短、效率高；
（2）可方便探討各種參數(shù)變化對結(jié)構(gòu)性能的影響；
（3）基本不受結(jié)構(gòu)尺度和構(gòu)造的影響，可盡可能真實地模擬實際結(jié)構(gòu)以及所處的環(huán)境，克服試驗中難以滿足雷諾數(shù)相似的困難；
（4）數(shù)值模擬的結(jié)果可利用豐富的可視化工具，提供風洞試驗不便或無法提供的繞流流場信息。[4]
01 建筑風環(huán)境仿真的關(guān)鍵技術(shù)
1.流體力學仿真
計算流體動力學（CFD）技術(shù)通過求解控制流體運動的納維-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equations），在計算機上對建筑物周圍風流動所遵循的動力學方程進行數(shù)值模擬。[5]在輸入精確的地理環(huán)境模型、建筑設計模型（BIM）、邊界層風速風向數(shù)據(jù)后，CFD可計算整個三維流場內(nèi)所有點的關(guān)鍵物理量（壓力、速度、湍流動能），輸出建筑物表面的風壓分布、區(qū)域內(nèi)通風狀況、行人高度的風速舒適度等關(guān)鍵設計參數(shù)。
展開 
研討會 I 以數(shù)字化船舶設計開創(chuàng)更加可持續(xù)發(fā)展的未來（免費視頻）
—了解數(shù)字化如何能讓船舶設計師滿足可持續(xù)發(fā)展目標
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船舶行業(yè)面臨著日益嚴格的環(huán)保法規(guī)和社會期望，整個行業(yè)
從設計師到造船廠和船主都
需要探索改進燃料效率并減少排放的新方式。
綠色船舶技術(shù)
摒棄傳統(tǒng)設計工具并采用
創(chuàng)成式設計、智能設計探索和優(yōu)化之類先進數(shù)字化方法
，船舶架構(gòu)師可以借助綠色船舶技術(shù)，擺脫傳統(tǒng)工程創(chuàng)新設計約束、盡可能提升性能。
未來船舶的開發(fā)
提供的案例研究將展示
現(xiàn)代流程自動化、仿真和設計空間探索如何能夠迅速優(yōu)化海上供給船的船體設計
。不妨立即報名參加本次點播式網(wǎng)絡研討會，了解如何開發(fā)未來船舶！
可持續(xù)發(fā)展的船舶設計軟件
在競爭高度激烈的市場中，采用創(chuàng)新技術(shù)和流程，拉開了成功進取和停滯不前企業(yè)之間的差距。船舶行業(yè)的數(shù)字孿生技術(shù)為船舶建造師
優(yōu)化可持續(xù)發(fā)展的船舶設計賦能關(guān)鍵的前沿創(chuàng)新
。西門子軟件行業(yè)專家的見解將助力貴公司滿懷信心地實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。
展開 仿真科普｜駕馭風場，筑風為友：CAE風環(huán)境仿真技術(shù)驅(qū)動建筑可持續(xù)設計
</strong>CAE風環(huán)境仿真技術(shù)，通過高精度數(shù)值模擬<strong style="color: rgb(15, 133, 214);">還原真實風場與建筑的相互作用</strong>，為建筑可持續(xù)設計提供科學決策依據(jù)。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://pica.zhimg.com/v2-49206f4742c59c4625acb43dae03eaa6_1440w.jpg" data-size="normal" data-rawwidth="1080" data-rawheight="370" data-original-token="v2-71844bb0c27f158db4d039b36b464d4a" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1080" data-original="https://pica.zhimg.com/v2-49206f4742c59c4625acb43dae03eaa6_r.jpg" style="text-align: left;"></p><p class="ql-align-center">圖源網(wǎng)絡</p><p><br></p><p> 文件《建筑設計環(huán)境準則》明確要求建筑方案階段需進行環(huán)境影響評估，涵蓋風環(huán)境對行人安全、能耗、自然通風的影響分析，并需提出優(yōu)化措施，同時強調(diào)節(jié)能設計，要求<strong style="color: rgb(15, 133, 214);">通過仿真優(yōu)化建筑布局降低熱島效應</strong>，提升室外風舒適性。
展開 白皮書下載 | 支持自動駕駛車輛設計可持續(xù)工程過程的最佳實踐
鑒于即將到來的重大轉(zhuǎn)變，如今的產(chǎn)品開發(fā)流程已經(jīng)不具備可持續(xù)性，無法滿足下一代車輛的大批量生產(chǎn)。
如果未來的設計目標是要讓數(shù)百萬的人通過車輛控制系統(tǒng)支配的城市交通出行，這種系統(tǒng)的構(gòu)造方式必須穩(wěn)定、可追蹤，并且產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境必須高度可靠。車輛工程設計的重大改變正在孕育之中。
此白皮書將闡述支持自動駕駛車輛設計可持續(xù)工程過程的最佳實踐。它將揭示如何使用常見框架中的仿真和測試實現(xiàn)系統(tǒng)、軟件和整車級別自動駕駛車輛開發(fā)的設計探索、驗證和確認，從而推動自動駕駛產(chǎn)品開發(fā)過程的不斷成熟。
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展開 可持續(xù)設計隨想-SolidWOrks Sustainability
作為一個工程師，以現(xiàn)在的經(jīng)濟發(fā)展程度、技術(shù)高度，我都覺得從產(chǎn)品設計開始考慮對環(huán)境的影響還都不很成熟，不知道其他的產(chǎn)品設計人員是否也和我一樣。在南京SolidWorks的2010新產(chǎn)品發(fā)布會上也聽到過SolidWorks人員簡單提過一個可持續(xù)發(fā)展的功能之類，但也沒有放在心上，總覺得是嘩眾取寵（哦，后面有這個新功能的簡單介紹和介紹下載）不過，最近小孩發(fā)燒被懷疑是H1N1，確實讓我有了一種沖動，就是：或許從我們每個人力所能及的事情做起，我們的生存環(huán)境就會再好那么一點點，再持久一點點，我們的下一代也會生活得更幸福一點點。
當初參加發(fā)布會也沒記了多少，這個資料也是后來從網(wǎng)上找到的。一個大概介紹吧。
1.
SolidWorks? Sustainability 完全集成于SolidWOrks，至于是哪個功能包才有，我還不清楚
2.
通過環(huán)境影響儀表盤來顯示當前設計對碳排放、空氣酸化等的影響
3.
針對單個零件模型自動顯示“相似”材料對環(huán)境影響的比較
4.
可以自動生成帶有你公司信息和聯(lián)系方式的可持續(xù)性數(shù)據(jù)報告
具體的還是來自己下載白皮書吧，點擊下載
http://mkt.solidworks.com.cn/Ecampaign/checkmail.do?formName=FName-161132720&varID=100011
展開 可持續(xù) | 仿真助力設計氫動力eVTOL，賦能空中交通未來
它是一種小型飛行器，像直升機一樣垂直起飛和降落，使用可持續(xù)的電動推進系統(tǒng)，適合短途飛行。</p><p><br></p><p>盡管這個場景尚未成為現(xiàn)實，但美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）正在為2028年實現(xiàn)這個目標做準備。作為這項工作的一部分，F(xiàn)AA正在努力實現(xiàn)先進空中交通（AAM），該機構(gòu)將其描述為“一個新興的航空生態(tài)系統(tǒng)，利用新型飛行器和一系列創(chuàng)新技術(shù)，提供更高效、更可持續(xù)和更公平的交通選擇機會。”將AAM集成到國家空域系統(tǒng)（NAS）時，F(xiàn)AA的首要任務和法定責任是確保出行公眾的安全，大量在這一領(lǐng)域開展運營的公司，也都必須確保相關(guān)的安全操作。</p><p><br></p><p>Alaka'i Technologies就是其中的一家公司，該公司致力于通過推動交通運輸行業(yè)變革來改變世界。為了實現(xiàn)這一目標，該公司不僅研發(fā)eVTOL飛行器，還進行了其他創(chuàng)新。Alaka'i正在研發(fā)Skai，這款eVTOL飛行器使用氫燃料電池發(fā)電，為其電機提供動力。
展開 生物卡車被設計為一款可持續(xù)的移動式車輛 ￥10
生物卡車被設計為一款可持續(xù)的移動式車輛，以生物氣體為動力，其能源來源于車上的植物棲息地。該車輛采用 Fusion 360 建模，集成了一個綠色儲罐，有機廢物在其中分解產(chǎn)生生物氣體，為卡車發(fā)動機提供燃料。該設計將清潔出行與生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合，促進了循環(huán)能源循環(huán)，使其成為一種自給自足、環(huán)保的運輸解決方案，是未來綠色基礎(chǔ)設施的理想之選。Bio Truck sketch v8.step
Van Oord攜手Ansys加速設計高度可持續(xù)性海上風力渦輪機
通過采用Ansys將模型運行時間從150小時縮短到24小時，將研發(fā)時間縮短了7倍
主要亮點
Ansys解決方案幫助Van Oord快速增加設計載荷組合，并為高級風力渦輪機基座的研發(fā)節(jié)省計算時間
Van Oord 工程師采用Ansys Cloud和Ansys Mechanical對新產(chǎn)品設計進行優(yōu)化，最大限度降低項目風險，簡化供應商談判并縮短產(chǎn)品研發(fā)時間
Van Oord與Ansys 展開合作推進環(huán)境可持續(xù)性，同時加快海上風力渦輪機行業(yè)的新產(chǎn)品設計。Ansys幫助Van Oord工程師開發(fā)前沿的風力渦輪機基座，從而有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，并以前所未有的速度向市場推出新型創(chuàng)新產(chǎn)品。
設計風力渦輪基座通常需要Van Oord工程師投入大量時間研發(fā)眾多復雜的動態(tài)分析有限元模型。
展開 
Van Oord攜手Ansys加速設計高度可持續(xù)性海上風力渦輪機
這可為Van Oord工程師大幅加速風力渦輪基座設計和分析流程，幫助他們提高新產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，并將海上風能提升到全新的高度。”
Van Oord攜手Ansys加速設計高度可持續(xù)性海上風力渦輪機
這可為Van Oord工程師大幅加速風力渦輪基座設計和分析流程，幫助他們提高新產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，并將海上風能提升到全新的高度。”
3M攜手Ansys加強工程師培訓，改善膠粘產(chǎn)品設計推進可持續(xù)發(fā)展
由3M研究科學家講授的Ansys學習中心課程幫助工程師開發(fā)創(chuàng)新型膠帶與膠粘產(chǎn)品設計，同時杜絕材料浪費
仿真可幫助工程師在分析高級聚合材料時顯著提高可持續(xù)性并驗證工程決策。工程師往往難以獲得膠帶與膠粘劑方面的準確工程數(shù)據(jù)，進而有效地開展仿真，由此造成了過度材料浪費和冗長的原型開發(fā)周期，從而阻礙可持續(xù)發(fā)展進程。為了應對這一挑戰(zhàn)，3M與Ansys合作打造了一項工業(yè)材料建模培訓計劃，向工程師講授如何開展膠帶和結(jié)構(gòu)膠粘劑建模，優(yōu)化膠粘劑和接頭設計，減少浪費，并提高生產(chǎn)效率。此外，3M還向Ansys用戶提供膠帶和膠粘劑產(chǎn)品經(jīng)過驗證的FE材料模型。
3M工業(yè)膠粘劑與膠帶事業(yè)部結(jié)構(gòu)膠粘劑副總裁Rebecca Miller表示：“3M與Ansys共同打造了業(yè)界開拓性的學習環(huán)境，旨在培育當前和未來的工程人員利用強大的材料科學和數(shù)字工程解決方案提高生產(chǎn)力，贏得市場競爭，并顯著改善環(huán)境可持續(xù)性。通過該培訓計劃，工程師將學習相關(guān)核心原理與流程，以克服高度復雜的工程挑戰(zhàn)。”
該計劃的第一階段包括三門膠粘劑建模與仿真的工業(yè)級課程，這些課程現(xiàn)已在Ansys學習中心（ALH）開放。ALH是一項由Ansys支持的學習和發(fā)展計劃，提供各種垂直領(lǐng)域的數(shù)字工程解決方案培訓與應用資源。這三門課程結(jié)合了3M研究科學家和工程師提供的點播培訓與講師輔導培訓內(nèi)容，該計劃將向所有ALH用戶開放。該系列課程將有望在后期擴展為一個指導性學習計劃，涵蓋多項關(guān)鍵的材料建模工程師技能，并將成為一個可獲認證的計劃，與材料行業(yè)的認證流程實現(xiàn)集成。
Ansys學習中心是一個點播式知識門戶。
展開 3M攜手Ansys加強工程師培訓，改善膠粘產(chǎn)品設計推進可持續(xù)發(fā)展
由3M研究科學家講授的Ansys學習中心課程幫助工程師開發(fā)創(chuàng)新型膠帶與膠粘產(chǎn)品設計，同時杜絕材料浪費
仿真可幫助工程師在分析高級聚合材料時顯著提高可持續(xù)性并驗證工程決策。工程師往往難以獲得膠帶與膠粘劑方面的準確工程數(shù)據(jù)，進而有效地開展仿真，由此造成了過度材料浪費和冗長的原型開發(fā)周期，從而阻礙可持續(xù)發(fā)展進程。為了應對這一挑戰(zhàn)，3M與Ansys合作打造了一項工業(yè)材料建模培訓計劃，向工程師講授如何開展膠帶和結(jié)構(gòu)膠粘劑建模，優(yōu)化膠粘劑和接頭設計，減少浪費，并提高生產(chǎn)效率。此外，3M還向Ansys用戶提供膠帶和膠粘劑產(chǎn)品經(jīng)過驗證的FE材料模型。
3M工業(yè)膠粘劑與膠帶事業(yè)部結(jié)構(gòu)膠粘劑副總裁Rebecca Miller表示：“3M與Ansys共同打造了業(yè)界開拓性的學習環(huán)境，旨在培育當前和未來的工程人員利用強大的材料科學和數(shù)字工程解決方案提高生產(chǎn)力，贏得市場競爭，并顯著改善環(huán)境可持續(xù)性。通過該培訓計劃，工程師將學習相關(guān)核心原理與流程，以克服高度復雜的工程挑戰(zhàn)。”
該計劃的第一階段包括三門膠粘劑建模與仿真的工業(yè)級課程，這些課程現(xiàn)已在Ansys學習中心（ALH）開放。ALH是一項由Ansys支持的學習和發(fā)展計劃，提供各種垂直領(lǐng)域的數(shù)字工程解決方案培訓與應用資源。這三門課程結(jié)合了3M研究科學家和工程師提供的點播培訓與講師輔導培訓內(nèi)容，該計劃將向所有ALH用戶開放。該系列課程將有望在后期擴展為一個指導性學習計劃，涵蓋多項關(guān)鍵的材料建模工程師技能，并將成為一個可獲認證的計劃，與材料行業(yè)的認證流程實現(xiàn)集成。
Ansys學習中心是一個點播式知識門戶。它為Ansys客戶提供了持續(xù)學習課程，包括450個Ansys培訓課程、1200多個自主學習實踐研討會、每年由Ansys專家主講的400小時專題講座視頻以及200多個虛擬直播培訓活動。
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