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轻量化

轻量化是一门工程学科,即使用先进的材料、优化的几何形状和仿真驱动的设计来保持或提高产品的强度、性能和耐久性,从而以更少的资源完成更多任务,从而减轻产品的重量。

什么是轻量化?

轻量化是一项工程学科,即减轻产品的重量,同时保持或提高其强度、性能和耐久性。通过利用先进的材料、优化的几何形状和仿真驱动的设计,工程师可以在不影响质量或安全性的前提下创造出更轻、更坚固、更高效的产品。从航空航天和汽车到工业机械和消费电子产品,轻量化在提高各行各业的燃油效率、减少排放和降低材料成本方面起着至关重要的作用。

西门子 DISW 如何提供帮助

Siemens Digital Industries Software(DISW)提供了一套强大的工具,包括NX、Simcenter和Teamcenter,使工程师能够将轻量化策略直接集成到他们的设计工作流程中。西门子具有拓扑优化、创成式设计、增材制造和高级仿真等功能,可帮助团队更快地做出更明智的设计决策,在满足所有性能要求的同时减轻重量。

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了解优势所在

轻量化为各行各业带来强大的优势——降低材料成本、提高燃油效率、降低排放和提高产品性能。较轻的产品可以帮助您实现可持续发展目标,同时保持应用所需的强度和耐久性。

提高燃油效率

通过设计更轻且需要更少动力的产品,显著降低能耗和运营成本,从而使您的车辆和机械更具经济性和竞争力。

提高性能水平

获得突破性能界限的能力——更轻的设计响应更快、处理能力更好并提供更大的输出,从而使您的产品在要求苛刻的现实应用中具有明显的优势。

Sustainity 和减少排放

通过在产品的整个生命周期中减少材料使用量和降低排放,更有效地实现您的可持续发展目标,帮助您的组织为更清洁、更绿色的未来做出贡献。

轻量化技术

西门子为工程师配备了一套全面集成的尖端工具,涵盖仿真、拓扑优化和增材制造,使您能够设计出比以往任何时候都更快、更自信和更精确的更轻、更坚固的产品。

飞机机翼内部的详细视图,显示了与液压杆和其他金属部件相连的浅蓝色树枝状部件,全部由一个铆接的金属框架固定在一起。

拓扑优化

拓扑优化允许工程师通过模拟性能和去除不必要的材料来设计高效、轻质的结构。结果通常是创新的有机形状,可减轻重量,降低材料成本并增强性能。

该图像显示了五个不同的黑色三维渲染模型,这些模型可能是通过创成式设计或拓扑优化设计的,这些模型可能是通过创成式设计或拓扑优化设计的。每个组件都具有骨架般的晶格状结构,具有多个连接点(圆孔或圆柱突起)和不同的内部几何形状,这表明针对相似的功能目的进行了不同的迭代或设计。它们以 2x2 的网格排列,其中一个组件位于下方居中,所有组件均以纯白色背景排列。

创成式设计

创成式设计使用人工智能根据约束条件自动创建多个设计选项,针对重量、成本和效率等目标进行优化。工程师可以选择和完善设计,加快流程并实现创新的解决方案。

该图像显示了显示西门子 NX software 接口的电脑屏幕,特别是电子元件的热模拟。主视图以带有嵌入式组件(可能是 IGBT,如项目树所示)的散热器三维模型为特色,采用颜色编码以表示温度分布。屏幕左侧的图例详细描述了温度刻度,范围从蓝色(较冷)到红色(更热)不等。该界面还包括一个包含输入数据、计算域、固体材料、边界条件和结果等各种仿真参数的项目树,以及用于文件操作、分析、应用和渲染的工具栏。

仿真驱动型设计

仿真驱动的设计可以让制造商尽早验证产品的功能和可制造性。使用数学模型,这种方法可以快速评估设计变更,涵盖结构、声学、动力学、热和流量分析等领域。

这张照片捕捉了碳纤维表面的特写,展示了其独特的编织图案。该材料看似经过高度抛光或涂层,可反射光线并形成光滑的表面。还有一些弯曲的、金属的或高反射性的元素似乎融入到碳纤维中或位于碳纤维上,这为构图的复杂细节锦上添花。总体印象是先进的材料和精密工程。

复合材料

复合材料通过组合不同的材料来实现卓越的强度和耐久性,正在革新工程学。工程师使用仿真来优化复合材料、预测性能、削减成本并加快航空航天和汽车等行业的开发。

该图像显示一个人从后面背对着镜头看着电脑显示器。显示器显示一个 CAD(计算机辅助设计)软件接口,可能是西门子 NX,显示了看似机械部件或组件的详细三维模型。该模型有各种彩色部分,包括橙色、绿色和浅蓝色,表示不同的材料或截面。在屏幕的左侧,有一个包含组件列表的功能树或项目导航器。在主显示区域上方,有一个工具栏,上面有许多用于不同功能的图标。显示器本身是优派品牌。在主显示器的右侧,一台笔记本电脑部分可见,还显示某种软件界面。整体设置似乎是办公室或工程工作空间。

增材制造

增材制造或 3D 打印可以逐层构建产品,从而实现复杂的设计并减少浪费。西门子软件简化了航空航天、医疗和汽车等行业从设计和仿真到生产的整个流程。

降低了材料成本

设计更轻的产品意味着使用更少的原材料——这直接转化为成本的节约。通过优化几何形状和战略性地选择先进材料,您可以在不牺牲结构完整性的前提下最大限度地减少浪费并减少采购费用。在大批量生产中,即使少量减少材料使用量也可以节省大量资金,这使得轻量化既是明智的商业决策,也是工程决策。

延长产品寿命

随着时间的推移,较轻的产品会承受较少的机械应力和疲劳,从而延长使用寿命并减少维护需求。通过优化设计更有效地分配负载,您可以最大限度地减少关键部件的磨损,降低维修和更换的频率。这不仅可以降低长期成本,还可以提高整个产品组合的可靠性和客户满意度。

更大的设计灵活性

轻量化为传统制造方法根本无法实现的创新设计可能性打开了大门。借助创成式设计和增材制造等工具,您可以探索复杂的几何形状,将多个零件整合为一个,并创建更轻、更实用的产品。这种创新自由使您的工程团队在开发下一代产品时具有竞争优势。

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