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輕量化

輕量化是使用先進的材料、最佳化的幾何圖形和模擬驅動的設計來減少產品重量,同時保持或提高其強度、性能和耐用性,以更少的方式做出更多工作。

什麼是輕量化?

輕量化是減少產品重量,同時保持或提高其強度、性能和耐用性的工程學科。通過利用先進的材料、最佳化的幾何圖形和模擬驅動的設計,工程師可以創造更輕、更堅固和更高效的產品,而不會影響品質或安全性。從航空航天和汽車到工業機械和消費性電子產品,輕量化在提高燃油效率、減少排放和降低各行業的材料成本方面起著關鍵作用。

西門子 DISW 如何提供幫助

西門子數位產業軟體 (DISW) 提供一套強大的工具包,包括 NX、Simcenter 和 Teamcenter,讓工程師能夠將輕量化策略直接整合到其設計工作流程中。西門子憑藉拓樸最佳化、產生設計、增量製造和進階模擬等功能,協助團隊更快地做出更聰明的設計決策,同時減少重量,同時滿足各種性能需求。

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了解好處

輕量化為各行業帶來強大的優勢,包括降低材料成本、提高燃油效率、降低排放和提升產品性能。更輕量的產品可以幫助您實現可持續發展目標,同時維持強度和耐用性應用需求。

提高燃油效率

透過設計移動需要較少電力的更輕型產品,大幅降低能耗和操作成本,使您的車輛和機械更具經濟性和競爭力。

增強效能

獲得突破性能界限的能力 — 更輕巧的設計回應更快、更好地處理並提供更大的輸出,從而為您的產品在嚴苛的現實應用中獲得明顯優勢。

可持續發展和減排

在整個產品生命週期中減少材料使用量和減少排放,以更有效地實現您的可持續發展目標,幫助您的組織為更清潔、更綠色的未來做出貢獻。

輕量化技術

西門子為工程師提供完全整合的尖端工具套件,包括模擬、拓樸最佳化和增量製造,讓您能夠以前所未有的速度、更加信心和精確度設計更輕、更堅固的產品。

飛機翼內部的詳細視圖,顯示了一個與液壓桿和其他金屬件連接的淺藍色,類似樹枝的部分,所有部分都由鉚釘的金屬框架固定在一起。

拓樸最佳化

拓樸最佳化可讓工程師透過模擬效能並移除不必要的材料來設計高效、輕量化的結構。結果通常是創新的有機形狀,可節省重量、降低材料成本和增強性能。

該圖像顯示了五種不同的黑色 3D 渲染模型,包括複雜有機形狀的機械組件,可能通過生成設計或拓樸最佳化設計。每個元件都具有骨架類似網格的結構,具有多個附加點(圓孔或圓柱突出)和不同的內部幾何圖形,為類似的功能目的提供不同的迭代或設計。它們排列在 2x2 網格中,其中一個元件放在下面,全部都在普通的白色背景上。

生成設計

生成式設計使用 AI 根據限制自動建立多個設計選項,從而針對重量、成本和效率等目標進行最佳化。工程師可以選擇和精細設計,加快流程並實現創新的解決方案。

此影像顯示了一個電腦螢幕顯示西門子 NX 軟體介面,特別是電子元件的熱模擬。主視圖顯示帶有嵌入元件(可能是 IGBT,如專案樹中所示)的散熱片的 3D 模型,其顏色編碼以表示溫度分佈。屏幕左側的圖例詳細說明了溫度等級,從藍色(冷卻)到紅色(更熱)。該介面還包括包含各種模擬參數的專案樹,例如輸入資料、計算領域、實體材料、邊界條件和結果,以及用於檔案操作、分析、應用和渲染的工具列。

模擬驅動設計

模擬驅動的設計可讓製造商儘早驗證產品的功能和可製造性。使用數學模型,這種方法可以快速評估設計變更,並涵蓋結構、聲學、動力學、熱和流量分析等領域。

這張圖像捕捉了碳纖維表面的特寫,展示其獨特的編織圖案。該材料似乎具有高度拋光或塗層,反射光並創造出光澤的表面。還有一些彎曲、金屬或高反射性元件,似乎集成到碳纖維中或放在碳纖維上,從而增加了組成的複雜細節。整體印象是先進的材料和精密工程。

複合材料

複合材料通過結合不同的材料以提供卓越的強度和耐用性來革新工程。工程師利用模擬來優化複合材料、預測性能、降低成本並加速航太和汽車等行業的開發。

圖像顯示了一個從後面的人,背靠相機,看著計算機顯示器。顯示器會顯示 CAD (計算機輔助設計) 軟體介面,可能是西門子 NX,顯示一個看起來是機械元件或組件的詳細 3D 模型。該模型有各種彩色部分,包括橙色,綠色和淺藍色,表示不同的材料或部分。畫面左側有一個圖徵樹或專案導覽器,其中包含元件清單。主顯示區域上方,有一個工具欄,其中包含許多用於不同功能的圖標。該顯示器本身是 ViewSonic 品牌。在主顯示器的右側,筆記本電腦部分可見,也顯示某種軟件界面。整體設定似乎是辦公室或工程工作區。

增材製造

添加式製造或 3D 列印,逐層構建產品,實現複雜的設計並減少浪費。西門子軟體能為航太、醫療和汽車等行業簡化從設計、模擬到生產的整個流程。

降低材料成本

設計較輕的產品意味著使用較少的原材料,這直接意味著節省成本。通過優化幾何圖形和策略性選擇先進的材料,您可以在不犧牲結構完整性的情況下減少浪費並降低採購費用。在大量生產量下,即使減少材料使用量也可以帶來大量的財務節省,從而使輕量化成為明智的商業決策和工程決策。

延長產品使用壽命

較輕的產品會隨著時間的推移減少機械應力和疲勞,從而延長使用壽命並降低維護需求。透過最佳化設計更有效地分配負載,您可以將關鍵零件的磨損降到最低,降低維修和更換的頻率。這不僅可降低長期成本,還可提高您的產品組合中的可靠性和客戶滿意度。

更大的設計靈活性

輕量化開啟了傳統製造方法無法實現的創新設計可能性的大門。使用生成設計和增量製造等工具,您可以探索複雜的幾何圖形,將多個零件合併為一個,並創建更輕便且功能更強的產品。這種創新自由使您的工程團隊在開發下一代產品方面具有競爭優勢。

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