我n全民动员的抗击打,以减少温室气体排放,设计可以驾驶汽车燃料效率起到至关重要的作用。国际能源机构表示24%全球二氧化碳排放来自交通公路、铁路、空中和海洋。公路车辆是罪魁祸首。欧盟报告,30%的二氧化碳排放来自运输,其中72%来自公路运输。提高燃油效率和减少碳排放的车辆,减少的重量汽车组成部分被证明是很有效的。
在日本,本田有几个正在进行的项目,以减轻其组件,从身体框架和引擎的螺栓。达到一个还原设计、结构和使用的材料必须关注每一个部分。最新的目标本田研发——汽车制造商的研发部门是曲轴。
曲轴是发动机最重要的一个功能部件。它将活塞的振荡转换成旋转的力量。为此,它必须非常坚固耐用。
“曲轴需要满足多个功能标准”,说Hirosumi Todaka,机械和流体机械设计师本田研发先进技术实验室”。例如,它的形状必须能够承受燃烧压力,必须维护和旋转平衡。这些因素决定了曲轴的形式。在发动机发展的悠久历史,曲轴设计已经成为定局。尽管如此,我们将设计一个曲轴的具有挑战性的目标比现有模型轻30%。”
本田公司的研发部门研究加法制造密切自成立以来。而寻找设计技术等拓扑优化调查发现,生成设计(多个设计和迭代生成),意识到它可能极大地改变传统的设计规范。
生成设计已经帮助该行业重新设计组件(如安全带括号、发动机控制单位,摩托车帧;在每种情况下,显著减重了。“新方法要求使用的方法是生成设计和加法制造,“Todaka说。“我们必须摆脱先入为主的观念,用新的眼光看问题。”
本田研发开始斥资首次,在与Autodesk-focused合作培养一个灵活的方法。“这是至关重要的,对于我们的设计,我们抛弃偏见认为纯粹的基本功能的一部分,“说众所周知Uozumi,研究设计生产流程和本田研发新材料。“建立这种方法的基础,我们举行了一个批判性思维的车间在一起。”
建设一个更好的曲轴
欧特克准备了第一批模型,实现了本田的一部分使用的要求Netfabb和融合360年。“我们共享本田的专长提供重量和各种操作约束的数据,然后在每个点与欧特克团队模型成形,“Todaka说。
在他的作品中对两轮和四轮汽车发动机零件,Todaka依赖于他过去的经验来设计,然后分析和改进。当他第一次看到结果,他被风吹走。“部分有一个有机的形状,就像人类的骨头,”他说。“这是超出我的想象。”
本田研发项目团队成员前往伦敦,他们接受培训在生成设计;参观了欧特克技术中心在伯明翰,英国;和讨论主题超出了设计,比如加法制造。设施,Todaka说:“原型可能是由快速设计。我认为这是一个理想的环境中,反馈可以迅速应用于你的工作。”
原型的数据使本田考虑其布局和强度标准,导致一系列新的边界条件的部分。团队继续工作,设计了一组人的模型。“欧特克的团队有很多不同背景的成员,包括航空航天、“Uozumi说。“他们可以看到,我们与我们的设计,我们把形状我们的想法在一个相对短的时间。”
传统的拓扑优化只提供了一个解决方案,需要耗时的手工调整。融合360年生成的设计提供Todaka所说“我甚至没有一个配置视为一个设计师。“新的曲轴设计超过目标以惊人的50%减重,但仍心存疑虑部分的刚度和强度将对典型的曲轴支撑。
团队成员安装原型发动机性能测试,获得了大量数据。他们与欧特克团队共享的结果,使用本田的数据来完善其generative-design流程。“应用生成设计像一个曲轴转动部分一直是一个非常宝贵的经验对本田和欧特克,“Todaka说。
将制造业集成到设计过程中被证明是无价的。“它为我们提供了模型,可以考虑设计的局限性,比如介绍利用加法制造,mold-based制造,或五轴加工,“Todaka说。
对于本田来说,这个项目揭示了加法制造的可能性。”虽然有些仍对这个新形状,持保留意见的重视它带来了技术已值得,“Todaka说。“虽然仍有许多事情可做来减轻部分,我们现在可以看到前进的方向来实现我们的目标。在未来,我希望创新产品使用生成创建设计将成为常态。我认为这是我们进一步研究应用这项技术,作为我们工作的一部分。”
