应用案例 | Ryerson国际超级环设计团队使用Inspire设计制造车轮子系统

在2015年夏天，SpaceX的埃隆马斯克（Elon Musk）启动了超级环（Hyperloop）设计大赛，进一步加快了Hyperloop项目的进度。瑞尔森大学的硕士生Graeme Klim听说了这个比赛，基于他以前对于飞机着陆系统的设计经验，他立刻对这个比赛感兴趣起来。 Graeme与其他同行迅速联系，并组成了Ryerson国际超级环设计团队（RIHT）。 Graeme指出：“比赛要求提交一个完整的车舱或子系统。由于我们团队的规模和先前的专业知识，我们想做出重大贡献，因此我们将重点放在与飞机起落架相似的低速和紧急子系统上。我们称之为Hyperloop可部署车轮系统。

    到2015年9月，该团队完成初步设计概念并提交给比赛的第一轮淘汰赛。这一环节中，参赛团队从几千个迅速缩小到几百。随后，该团队又提交了另一个淘汰赛的设计报告，这一次参数团队数量缩小到125个。来自20个不同国家和多个不同省份的125个团队被邀请参加2016年1月的“Hyperloop设计周末”活动。在此次活动中，RIHT团队将其概念介绍给评委会。 Graeme提到，“我们的团队在这次活动中幸运地赢得了车轮系统的子系统创新奖。” 

在获得子系统创新奖后，该团队非常兴奋地启动其车轮系统的开发进程，并迅速开始与赞助商联系。在与赞助商会谈时，团队发现可以通过优化工具在设计中获得益处。正在这时，团队发现了solidThinking Inspire。Graeme提到，“当我们发现了Inspire之后，solidThinking团队派出了一位专家给我们培训并帮助我们进行设计。此时我也已经在思考，搭载我们电机马达的支架该如何设计。同时，我也在与专门从事金属增材制造的Burloak Technologies公司进行洽谈。该团队同意成为我们生产新优化支架的赞助商。你可以看到我们的支架最终设计造型是非常有机和独特的。这非常适合用增材制造技术生产。”

原始支架设计              最终部署车轮子系统设计 

 在solidThinking Inspire中施加载荷和工况

在Inspire中获得的拓扑优化结果

 基于拓扑优化结果获得的全新设计

使用增材制造技术获得的新支架

经过短暂的培训，团队很快适应了在真实的设计环境中使用Inspire。“Inspire团队的技术支持非常棒，并且在线教程对我们的团队非常有用。这些使我们能够快速学习，并且在使用软件时更加舒适，”Graeme说道。团队的第一步是从CAD系统将初始几何体导入Inspire。接下来，该团队利用Inspire的内置分析工具来确认初始设计的稳健性。从中可以看出支架有很多过度设计，是有很大的优化潜力的。

随后，Graeme和团队使用Inspire将一些负载和约束施加到零件上，并分配哪一部分是要进行优化的设计空间。设置完成后，团队进行了首次优化。“我们在Inspire中进行了多次不同的迭代，并测试了很多场景。这些包括许多不同的负载情况，较大的设计空间和不同的优化目标。总而言之，我会说我们运行了大约4-5个不同的迭代，但最终能够根据一些不同的因素来确定最佳设计。”Graeme说。一旦确定了最终优化，该团队使用Inspire的PolyNURBS工具快速轻松地将形状快速构建为实体几何，正如Graeme所说，“对于增材制造来说是非常友好的设计”。

最后，该团队运行了一些不同的有限元分析，对新设计进行测试，以验证其在所有使用场景中的表现。 Graeme指出，“使用Inspire设计非常快，我会说，这部分的整个设计周期只花了大约一个星期的时间。 Inspire中的PolyNURBS工具对我们来说非常有用，他们让我们快速对优化后的结果进行设计，并快速进入到增材制造阶段。”