利用仿真技術(shù)減輕兒童約束系統(tǒng)的重量，提高安全性

項(xiàng)目介紹

    自20世紀(jì)60年代已來，汽車兒童安全系統(tǒng)已經(jīng)越來越有效地保護(hù)兒童以避免碰撞帶來的 損傷，甚至拯救了無數(shù)生命。

    安全性一直是所有兒童座椅制造商首要關(guān)注的重點(diǎn)，除了安全性，消費(fèi)者還還會(huì)在其他 方面加以甄選，比如造型、易用性、攜帶的重量等。所以，制造商們需要將這些因素考慮在 內(nèi)，生產(chǎn)滿足這些需求的產(chǎn)品，同時(shí)也要降低成本，以在這個(gè)競爭日趨激烈的市場保持競爭 力。

    Britax-Römer是兒童約束系統(tǒng)的世界領(lǐng)導(dǎo)者，其推椅、座椅、嬰兒車及配件等產(chǎn)品遠(yuǎn)銷歐洲、美國、意大利、新西蘭和遠(yuǎn)東地區(qū)。公司在上世紀(jì)30年代生產(chǎn)汽車安全產(chǎn)品以來，已 經(jīng)在全世界的不同地區(qū)設(shè)立了工廠。

挑戰(zhàn)

    2007年，在被稱作“Baby Safe Sleeper”的新型安全車研發(fā)中，Britax-Römer一直尋找多種途徑來改進(jìn)安全性能、加速產(chǎn)品研發(fā)周期、降低制造復(fù)雜性和成本。

    公司已經(jīng)使用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）解決方案來輔助開發(fā)流程，建立虛擬模型和驗(yàn)證設(shè)計(jì)，然而，他們還需要一些額外的支持以獲得更多的技術(shù)成果。作為Altair HyperWorks的現(xiàn)有用戶，Britax-Römer找到Altair ProductDesign來支持該項(xiàng)目，利用仿真技術(shù)來提高安 全性能、并嘗試不同的結(jié)構(gòu)布局方式減少零件數(shù)量。

Britax-Römer Trifix座椅

利用拓?fù)鋬?yōu)化創(chuàng)建一個(gè)有效的結(jié)構(gòu)布局

解決方案

    “這是我們CAE應(yīng)用的重要的一步，它能幫助我們?nèi)コ�不必要的零件，降低重量、�?fù)雜性和生產(chǎn)時(shí)間。” Britax-Röme歐洲高級(jí)工 程經(jīng)理Iain Powell說道。

    “這對(duì)我們來說是一次巨大的成功，Baby Safe Sleeper在德國舉行的科隆國際少兒用品展覽會(huì)獲得了創(chuàng)新獎(jiǎng)。”在仿真技術(shù)的巨大鼓舞及其給終端產(chǎn)品帶來的性能優(yōu)勢(shì)下，Britax-Römer和Altair ProductDesign繼續(xù)合作開始進(jìn)行兒童座椅“Trifix”的研發(fā)。除了提高安全性能，該項(xiàng)目的另一個(gè)挑戰(zhàn)是使重量減到最輕。更輕的座椅可以方便搬運(yùn)，更容易在車廂內(nèi)移動(dòng)，也是消費(fèi)者考慮購買的主要因素。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)，Altair ProductDesign利用HyperWorks優(yōu)化設(shè)計(jì)解決方案OptiStruct，為座椅的主要零件定義一個(gè)新的有效重量結(jié)構(gòu)。包括座椅外殼、底座組件、引導(dǎo)板和加強(qiáng)支架。

    拓?fù)鋬?yōu)化用來顯示新的零件幾何，通過使用制造約束和已知的載荷條件來決定哪些材料可以去除，同時(shí)滿足性能標(biāo)準(zhǔn)。Altair團(tuán)隊(duì)將 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重構(gòu)成一個(gè)新的、優(yōu)化后的布局，并可進(jìn)入到驗(yàn)證階段。Iain Powell這樣描述工作進(jìn)程：“我們借助Altair英國團(tuán)隊(duì)來完成一個(gè) 汽車內(nèi)飾掃描，完成網(wǎng)格劃分，通過云端將模型發(fā)送到Altair德國。然后，團(tuán)隊(duì)著手這個(gè)座椅模型，開始在虛擬環(huán)境里分析動(dòng)態(tài)性能。最 后與物理測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較。整個(gè)流程無縫對(duì)接，合作得非常好。”

    Trifix座椅的新設(shè)計(jì)是Britax-Römer的重大成功。最終設(shè)計(jì)為1.8kg（3.97lbs），比原始設(shè)計(jì)輕。滿足成本目標(biāo)，同時(shí)在側(cè)碰保護(hù)性 能中有巨大的改善。該座椅在2012年贏得了著名的“紅點(diǎn)（red dot）”產(chǎn)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。

虛擬環(huán)境里的性能驗(yàn)證，減少原型的需求

結(jié)論

    Britax-Römer和Altair ProductDesign的合作取得了卓越的成績。設(shè)計(jì)小組已經(jīng)將仿真技術(shù)的使用覆蓋到所有新產(chǎn)品的研發(fā)中，并將CAE提升到設(shè)計(jì)的前端，這是對(duì)傳統(tǒng)的物理樣機(jī)和物理測(cè)試等研發(fā)方法的巨大變革。“以前我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品并盡可能地進(jìn)行各種物理測(cè)試，來不斷改進(jìn)其性能。我們現(xiàn)在借助仿真技術(shù)可以使這些昂貴的修改放在項(xiàng)目的開始，縮短了設(shè)計(jì)周期。”

    “我們與Altair的合作非常愉快。他們遇到問題會(huì)一直堅(jiān)持下去，直到解決問題為止。我們所分享到的知識(shí)絕對(duì)是無價(jià)的，今后我們還會(huì)與Altair保持合作關(guān)系。”

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