开发一辆会走路的汽车的设计挑战是什么?现代汽车(Hyundai Motor)的工程师最近开始探索这一想法，并开发了一款名为Elevate的原型车。我们的目标是让这辆车有几种不同的运动方式——爬行类、哺乳类和更常见的被动悬挂。
现代工程团队迫切地想知道生成设计软件如何帮助设计。他们向伦敦的欧特克研究团队寻求帮助。所使用的生成设计程序是欧特克360年的融合。
我们采访了Andrew Harris，伦敦欧特克研究公司的工程经理，关于Elevate和他的设计团队在原型开发中面临的问题。以下是采访的重点。
“生成设计非常擅长理解材料性能，并利用它来优化结构，”哈里斯说。“在增材制造原型过程中，设计受某些材料各向同性特性影响的部件更具挑战性。”
但聚变360项目帮助哈里斯和他的团队以更详细的方式分析复杂的材料，显示出各向同性的趋势。Harris发现生成设计程序是一个“设计探索工具，将优化多个设计，然后帮助您选择”提供的解决方案。“在那之后，”他继续说道，“进一步的模拟可以让你分析组件的组装，这正是我们使用Fusion所做的。我们必须分析它将要做的哺乳动物和爬行动物类型的运动，我们在Fusion中做了所有这些。”
生成设计软件提供了传统CAD设计程序所没有的功能。例如，快速探索数百个概念的能力。根据Harris的经验，其他项目提供有限范围的解决方案，潜在的几种材料。但问题是，你没有考虑其他可能更好的方法。
提供如此多潜在解决方案的能力，”是生成设计的优势，哈里斯说。“打开你的思想,所有的可能性,你可以开始实验您熟悉的材料,材料你从未使用过但一直感兴趣,你可以开始说,这种新材料是非常有趣的,实际上,它的成本相同,只是给了我更好的性能或降低质量。你可以开始看看这些。”
此外，生成设计帮助您探索各种制造方法的权衡。实际上，哈里斯和他的团队在一夜之间生成了许多设计，在早上选择了一些，通过CAD建模进一步分析设计、材料和负载，以找到最适合所需制造过程的设计。
在设计一辆能够从传统悬挂运动模式转变为哺乳动物和爬行动物的汽车时，载荷计算是至关重要的。多重负荷要求与现代美学需求一起被纳入生成设计程序。最后一个进入计算的因素是制造过程。“生成设计在很大程度上考虑了我们在该技术中实际应用的许多增材制造过程，”Harris指出。
生成设计被证明有助于开发车轮悬挂系统，必须支持其他类型的运动。工程团队还与桑德伯格-法拉尔公司的工程师合作，研究各种运动的机器人方面。
哈里斯说:“对于每一个动作，程序会分析腿会保持的位置，然后施加一个载荷，我们就会研究可能发生的动作。”“所以它可能是站在一块岩石上，然后用抓住岩石的腿把车举起来。如果你观察一下这条腿所处的位置，它伸得很远，但它仍然必须用这条腿来承受飞行器的重量。腿部和马达承受了很大的负荷，马达必须有很大的扭矩才能让腿部有能力成功地完成这些动作。与每个负载的情况下,我们能够捕获在生成设计,然后用它来生成大量的设计,我们讨论了与现代选择那些与他们想要的美学,和一些先进的生产流程,我们想利用这个项目。”
一个有趣的设计挑战涉及到FFF 3D打印机可用的新材料的应用。一些连续碳纤维材料表现出各向同性行为。“在FFF过程中，”哈里斯说，“在某些地方你有一个各向同性的行为，而在其他地方它不是各向同性的。纤维与结构一致，而不必沿X或Y方向运动。因此，用这种材料制造的零件的机械性能很难预测。需要进行大量的模拟才能确信该部件能够承受这样的负载。目前，我们正在对组件进行大量测试。到目前为止，它们表现良好，满足了大众的要求，它们非常僵硬，这是好事。”
在FFF过程中，重要的是纤维与X和Y方向对齐，在零件内部保持一致。但是你也要考虑Z方向。在某些情况下，由于层是在Z方向上建立的，你可以有一个不同的强度的材料比你可能在你的X和Y方向。重要的是，纤维与负载方向对齐，这样你就不会有一个负载被有效地应用于Z方向的构建层，这可能会导致材料的矩阵内的失败。“这是我们在探索这些新材料时关注的问题之一，”哈里斯补充道。
在这个项目中，生成设计软件被证明是开发概念的强大工具。Harris指出，当你在设计一个全新的设计时，尝试和探索尽可能多的选择是一个很好的做法。这些选项应该包括不同的材料、不同的制造方法和不同的美学结果。您还可以探索设计的更详细的方面，例如成本。
哈里斯和他的团队探索了一系列材料和制造工艺，重点是那些相互兼容的。“我们研究了数控加工的可能性，以及与数控加工兼容的材料，然后还有增材制造，我们将研究一些哑光金属工艺和一些聚合物工艺，甚至我们还研究了复合工艺。生成设计帮助我们做了一些决定，我们实际上使用了大量的增材制造。我们探索了金属粉末床工艺，使用选择性激光熔化，短切碳纤维丝FFF工艺，连续碳纤维和双挤压式机器，我们需要非常高性能，高刚度和低质量的腿材料。”
现代汽车计划制造一辆全尺寸的Elevate，大到足以搭载人，这是其主要目的。Elevate的计划功能之一是作为搜索和救援车辆。但也有可能与美国宇航局一起进行行星探索。
对于Harris和团队来说，生成设计还表明了继续使用添加剂来制造部件是否具有成本效益，或者通过需要组装的独立腿部件来增加多部件的制造复杂性。“我们也可以用生成设计来回答这些类型的问题。”
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