Altair Taiwan Blog

項目介紹

2015年夏天，SpaceX的埃隆馬斯克（Elon Musk）啟動了超級環（Hyperloop）設計大賽，進一步加快了Hyperloop專案的進度。瑞爾森大學的碩士生Graeme Klim聽說了這個比賽，基於他以前對於飛機著陸系統的設計經驗，他立刻對這個比賽感興趣起來。 Graeme與其他同行迅速聯繫，並組成了Ryerson國際超級環設計團隊（RIHT）。 Graeme指出：“比賽要求提交一個完整的車艙或子系統。由於我們團隊的規模和先前的專業知識，我們想做出重大貢獻，因此我們將重點放在與飛機起落架相似的低速和緊急子系統上。我們稱之為Hyperloop可部署車輪系統。
     2015年9月，該團隊完成初步設計概念並提交給比賽的第一輪淘汰賽。這一環節中，參賽團隊從幾千個迅速縮小到幾百。隨後，該團隊又提交了另一個淘汰賽的設計報告，這一次參數團隊數量縮小到125個。來自20個不同國家和多個不同省份的125個團隊被邀請參加2016年1月的“Hyperloop設計週末”活動。在此次活動中，RIHT團隊將其概念介紹給評委會。 Graeme提到，“我們的團隊在這次活動中幸運地贏得了車輪系統的子系統創新獎。”

挑 戰

在獲得子系統創新獎後，該團隊非常興奮地啟動其車輪系統的開發進程，並迅速開始與贊助商聯繫。在與贊助商會談時，團隊發現可以通過優化工具在設計中獲得益處。正在這時，團隊發現了solidThinking Inspire。Graeme提到，“當我們發現了Inspire之後，solidThinking團隊派出了一位專家給我們培訓並幫助我們進行設計。此時我也已經在思考，搭載我們電機馬達的支架該如何設計。同時，我也在與專門從事金屬增材製造的Burloak Technologies公司進行洽談。該團隊同意成為我們生產新優化支架的贊助商。你可以看到我們的支架最終設計造型是非常有機和獨特的。這非常適合用增材製造技術生產。”

解决方案

經過短暫的培訓，團隊很快適應了在真實的設計環境中使用Inspire。團隊的第一步是將初始幾何體導入Inspire。接下來，該團隊利用Inspire的內置分析工具來確認初始設計的穩健性。從中可以看出支架有很多過度設計，有很大的優化潛力。隨後，Graeme和團隊使用Inspire將一些負載和約束施加到零件上，並分配哪一部分是要進行優化的設計空間。設置完成後，團隊進行了首次優化。

“我們在Inspire中進行了多次不同的反覆運算，並測試了很多場景。這些包括許多不同的負載情況，較大的設計空間和不同的優化目標。我們運行了大約4-5個不同的反覆運算，但最終根據一些不同的因素來確定最佳設計。”Graeme說。一旦確定了最終優化，該團隊使用Inspire的PolyNURBS工具快速輕鬆地將形狀快速構建為實體幾何。

最後，該團隊運用了不同的有限元分析，對新設計進行測試，以驗證其在所有使用場景中的表現。 Graeme指出，“使用Inspire設計非常快，這部分的整個設計週期只花了大約一周。 Inspire中的PolyNURBS工具對我們來說非常有用，他們讓我們快速對優化後的結果進行設計，並快速進入到增材製造階段。”

結論

設計完成後，該團隊將該零件的設計檔交給了他們的合作夥伴Burloak Technologies，Inc.進行增材製造。最終部件採用AlSi10Mg生產，重量比原始實體支架輕70％以上。該部件不僅效能更高，而且還可以大幅度減少浪費材料，每個支架約大約能減少53立方英寸。

RIHT團隊計畫繼續開發其Hyperloop可部署車輪系統。並且該團隊也在不斷成長，現在包括6名學生以及5名顧問。最終團隊希望將可部署車輪系統放置在另一個團隊的車艙上，以便開發完整的系統。