Altair 家電消費品成功案例

 

CAE 技術可幫助分析師更好地了解導致潛在問題的根本原因，分析師無需反復建立並測試模型就能夠糾正設計問題。在設計流程的早期階段快速而有效地解決問題，可以減少因重複設計和產品故障而導致的相關成本。

 

行業：

家電消費品

 

挑戰：

CAE（Computer Aided Engineering）對於 Euro-Pro 來說屬於一項較新的技術，主要用於產品研發，可提高物理測試效果並優化產品質量保障流程。一直以來，公司的整個產品開發過程都依賴於物理樣機測試，很少甚至幾乎未曾應用過模擬技術。讓用戶了解模擬驅動理念是企業發展的重要部分。

 

Altair 解決方案：

 

通過 HPC 雲基礎架構訪問 Altair 求解器（OptiStruct、Radioss 和 AcuSolve）

優點：

1. 減少物理測試次數，加深了解產品性能

2. 通過模擬技術使產品測試更具科學性

3. 提高產品的性能和耐久性

 

 客戶簡介

Euro-Pro 是一家充滿活力的消費品製造商，曾連續三年被 INC 雜誌評為美國增長最快的私營企業之一。公司的產品庫中不乏一些家喻戶曉的品牌，如 Ninja 攪拌器和Shark吸塵器。

Euro-Pro 的工程團隊主要位於中國，而研發 (R&D) 團隊位於美國。產品的計算機輔助設計 (CAD) 文件來自中國團隊，研發團隊的成員使用計算機輔助工程 (CAE) 工具和技術來執行分析。其中包括準備產品上市過程中所需要的全部重複測試。過去，研發部門主要負責物理測試和產品故障修復。

多年以前，公司就做出了一個明智的決定，即未來要採用模擬技術提高產品性能並減少物理測試次數。Euro-Pro 產品的開發流程要求進行可靠性跌落測試、強度和耐久性分析以及流體分析。流體分析旨在提高吸塵器的吸取能力和攪拌機的混合效果。為了測試和改進顆粒攝取能力，公司還對噴嘴形狀及不同參數進行了優化，並對優化效果予以相應評估。

 

 面臨的挑戰

CAE 對於 Euro-Pro 來說屬於一項較新的技術，主要用於產品研發，可提高物理測試效果並優化產品質量保障流程。一直以來，公司的整個產品開發過程都依賴於物理樣機測試，很少甚至幾乎未曾應用過模擬技術。

模擬技術可使團隊在無法進行物理測試的情況下（如內部結構故障）仍能對方案進行有效分析。在某些情況下，樣機的製作時間可能過長，而且按照分析師要求的次數進行測試可導致成本過高。此外，使用物理測試時，分析師可能無法確知跌落或碰撞過程的具體情況。通過模擬可以更準確地確定因果關係。

僅從分析角度來看，明確斷裂或故障的根本原因將有助於研發團隊為中國的工程和產品設計部門提供指導。該研發團隊希望能為 Euro-Pro 的產品開發提供更多的戰略性意見。團隊成員需要在新一代產品問世前對所用材料進行測試，以期為整個產品組合的市場需求、質量、可靠性和耐久性等方面帶來積極的影響，這其中也包括材料的開發和選擇。
Altair 的商業模式是實現整體價值和易用性的關鍵所在。僅採用一家供應商意味著集成成本更低，同樣重要的是，Altair 還能夠提供及時有效的客戶響應支持。

 

 解決方案

 

在結構分析方面，跌落模擬已成為 Euro-Pro 的首選解決方案。利用 HyperMesh 校正幾何時，清理和網絡劃分仍然是最棘手的任務。其清理功能在某些方面遠超其他競爭品牌。據估計，僅網格劃分一項就可以節省約 50% 的時間。此外，有限元分析 (FEA) 與物理測試相比，能對沖擊和截面提供更多有用信息。

模擬的一個優點是，分析師可進入產品“內部”觀看組件之間的交互情況。這種嚴苛程度的檢測在以前是無法實現的。物理測試與模擬同時進行，但將通過 CAE 結果一同呈現。

Radioss 是一款極為精確的結構分析求解器，它經濟有效，幾乎可滿足 CAE 團隊的所有基本需求。AcuSolve 是一款計算流體動力學 (CFD) 求解器，其熱分析和流體分析能力比物理測試更精準。它與物理測試之間的相互關係現已得到證實，這有助於在公司內建立良好的產品聲譽。有了AcuSolve，分析師不再需要高度結構化的網格，從而為 CAE 模型的準備階段節省了大量時間。易用性和高效性是公司愈加青睞 AcuSolve 的主要原因。

通過 Radioss 模擬跌落測試可顯示故障的根本原因並有助於找到糾正措施 

 

通過 OptiStruct 靜態分析可在投入生產前發現塑料零部件的薄弱點

比較各種方案有助於量化改進並滿足產品需求

 

Euro-Pro 需要其真空吸塵器在日常使用中能承受意外跌落或碰撞，而不會發生機器故障或外殼破裂。通過 HyperMesh 和 Radioss，團隊成員開發了一個真空吸塵器截面的有限元模型，並將其用於各種跌落測試和碰撞情景。

CAE 技術可幫助分析師更好地了解導致潛在問題的根本原因，這樣在出現故障報告時，分析師無需反復建立並測試模型就能夠糾正設計問題。在設計流程的早期階段快速而有效地解決問題，可以減少因重複設計和產品故障而導致的相關成本。利用 CAE 提高產品質量、可靠性和耐久性的成功經驗使 Euro-Pro 的工程師們對於在設計流程的早期階段增加分析週期深信不疑，其中包括在虛擬測試中檢驗一項新的設計能否承受典型的使用場景。工程師現已將此 CAE 方法擴展應用到 Ninja 系列攪拌機產品中。

 

結論

 

目前 Euro-Pro 尚未應用 CAE 技術。研發負責人 Pu Zhou 正帶領團隊新建完整的 CAE 基礎設施。這不僅涉及在各重點領域（如結構、動力學、熱力學和流體方面）建立內部 CAE 功能，還包括對貫穿整個公司的總體價值主張和產品開發方法的宣傳普及。簡言之，Zhou 先生正在建立卓越的 CAE 中心，以實現 Euro-Pro 的模擬驅動設計理念。

現在，Euro-Pro 研發團隊可以對不同的設計執行更多的虛擬測試，從而觀察其運行狀況。團隊成員也可以使用 FEA 在模擬功能中應用不同的材料來更換產品的成本組件。CAE 結果還能針對最終產品設計中的優質材料維護提供基本方案。模擬的使用有效地預防或避免了某些製造問題。

雖然 Euro-Pro 仍採用物理測試標準，但由於通過 CAE 來報告測試流程，因此優化了產品質量。一旦組件投入生產，表示相應的工具和模具已製造完畢，因此失敗的代價是非常昂貴的。仿真過程使物理測試流程更具科學性，從而減少返工和重新設計需求、降低製造成本、縮短上市時間並提高產品質量和吸引力。

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