solidThinking对接3D打印技术支持山地车定制设计_Altair文档

项目介绍

ROBOT BIKE COMPANY (RBC) 是一家坐标位于英国的新兴公司，由一群航天工程师及山地车爱好者组成。公司创建之初，创始人就认识到碳纤维对接增材制造的巨大潜力，他们要探寻最棒的自行车架。RBC的目标是使用增材制造技术，定制完成度极高的山地车。其中要考虑到客户自身的体重、身高、骑行风格等，并在客户可接受的时间和成本内完成定制。

挑战

尽管RBC团队在增材制造技术以及航空产品与系统研发方面有着非常丰富的经验，但要实现他们的目标仍然需要与多方团队进行接洽。他们接触的团队包括：HiETA技术，在增材制造方面拥有设计和工程解决方案；Renishaw，全球领先的增材制造生产商；以及Altair产品设计团队，提供拓扑优化技术，保证将增材制造的灵活性优势全面发挥出来。

前几年，增材制造技术已经开始应用于自行车工业，但到目前为止也仅限于技术示范或短期制造，而并非真正适用于消费市场。RBC在该项目的目标是设计制造一个完全可定制的产品，并可在网上向公众出售。增材制造技术对于自行车制造来说是一个令人兴奋的命题，它在为客户提供更优质的定制方向上有着巨大的潜力。然而，想要设计出能充分利用这种技术优势的自行车也是一个不小的挑战，需要在工程和设计领域汲取大量经验。

解决方案

为了获得更轻量化、强度更高的自行车，RBC将目光锁定在碳纤维这种在业内很常见的材料上。碳纤维管及自行车的其他部件是通过“钛金属节点”结合在一起，根据运动员自身的身高、体重、骑行方式等进行定制。Altair产品设计团队的任务就是设计这些“节点”，包括头管、座管、后下叉耳，目的是让这些部件越轻越好，同时还能承受山地车骑行时受到的载荷，并适用于以增材制造技术实现。

solidThinking Inspire及Evolve应用于设计流程

Altair产品设计团队的第一个任务就是在每个“节点”进行优化研究，基于性能要求和骑手的尺寸找到最高效的材料分布设计。为了尽可能在设计流程早期找到最佳方案，Altair产品设计团队使用了solidThinking Inspire。该技术允许团队快速将现有设计导入到虚拟的环境中，并施加自行车架在使用中需要承受的载荷数据。

solidThinking Inspire可利用这些数据生成一个新的几何形状，这种新结构能够生成最精简最高效的材料布局方式，同时满足所有性能要求。在这个流程中，新的设计还要考虑增材制造技术的要求，包括考虑理想的打印角度和放置的支撑结构，以避免在制造过程中组件的倒塌。这个流程是与Hieta技术结合进行。

原始部件与新部件对比

除了对组件进行减重，Altair产品设计团队还在努力寻求更为简化的车架设计以降低成本。例如在后下叉耳的设计中，原始设计是一个由三个部分组成的部件，其中两块是对称的钛金属组件，还有一个相连的碳纤维管件。在新部件的设计中，团队使用了solidThinking Inspire拓扑优化，以及Evolve的几何构建能力。并在Hieta技术的支持下，考虑了增材制造的要求，最终成功将原装配体优化为单一部件，同时还能满足质量、性能、制造成本方面的需求。

结论

由Altair产品设计团队提供的优化技术，成功地支持了最轻量化的“钛金属车架节点”设计。由solidThinking Inspire提供新的材料布局方式，由Evolve重构造型，这种方案极具创造性且造型有机，为增材制造提供了最优设计，即在满足性能的情况下，减少重量、减少零件数量、减少制造的复杂性和成本。

新部件渲染效果

RBC的定制自行车使用了最新的设计和制造技术，对现有市场是一个巨大突破。Altair产品设计团队在该项目中应用solidThinking Inspire及Evolve，对于车架的轻量化设计起到重大意义，结合HiETA技术和Renishaw，现在产品已进入市场。

（内容、图片来源：Altair官方文件）

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