新的鋁制電動(dòng)多功能運(yùn)輸車具有多種環(huán)保優(yōu)勢(shì)：重量減半，焊縫減少 60%

 業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)
-冶煉廠需要一隊(duì)鋁制電動(dòng)車
-車輛需要 1,000 磅的承載能力
-6 個(gè)月到 1 年的開(kāi)發(fā)時(shí)間

成功關(guān)鍵
-將 SolidWorks 幾何體導(dǎo)入 NX CAE 的能力
-快速 FEA 預(yù)處理
-快速的設(shè)計(jì)—分析迭代

結(jié)果
-在 6 個(gè)月內(nèi)完成首個(gè)樣機(jī)
-重量減輕使電池充一次電可以運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間
-焊縫數(shù)量減少 60% 意味著生產(chǎn)成本降低
-1,500 磅的承載能力超出了原始需求贏得創(chuàng)新大獎(jiǎng)
-贏得創(chuàng)新大獎(jiǎng)

行業(yè)
汽車及交通運(yùn)輸

客戶主要業(yè)務(wù)
Services Précicad, Inc. 提供工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和數(shù)值仿真服務(wù)。

解決方案/服務(wù)
-NX
-NX CAE
-NX Nastran

客戶位置
魁北克市, 魁北克省
加拿大魁北克省

"NX CAE 的速度極快，我們?cè)谕惶靸?nèi)可以進(jìn)行大量迭代。"
Stephane Arsenault

FEA 部門(mén)主管

Précicad

"導(dǎo)入 SolidWorks 數(shù)據(jù)不存在問(wèn)題，在 NX CAE 中執(zhí)行 FEA 預(yù)處理工作的速度也非?？?。"
Stephane Arsenault

FEA 部門(mén)主管

Précicad

煉鋁廠需要鋁制多功能車
Services Précicad Inc. (Précicad) 擁有一個(gè) 多專業(yè)工程師、工業(yè)設(shè)計(jì)師、技術(shù)人員和繪圖師團(tuán)隊(duì)，提供產(chǎn)品開(kāi)發(fā)咨詢服務(wù)，并側(cè)重于工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和有限元分析 (FEA)?？蛻舭?Cirque de Soleil、Garant、RioTinto Alcan、SigmaDek、Volvo Buses 和 GE Hydro。 (FEA)

Précicad 的另一家客戶是 Aluminerie Alouette，這是一家位于加拿大的煉鋁廠，向 Précicad 提出了一個(gè)有趣的要求。冶煉過(guò)程涉及向氧化鋁粉注入直流電 (DC)。電流產(chǎn)生強(qiáng)大的靜磁場(chǎng)，以至于普通內(nèi)燃機(jī)無(wú)法在冶煉廠的某些區(qū)域中運(yùn)行。Aluminerie Alouette 在這些區(qū)域使用電動(dòng)車運(yùn)輸人員和設(shè)備。但是，不久以前這些車輛還是鋼制的，而生產(chǎn)鋁材的 Aluminerie Alouette 認(rèn)為采用鋁制電動(dòng)車輛會(huì)更好。除展示 Aluminerie Alouette 的產(chǎn)品之外，他們還可以設(shè)計(jì)更易于回收的車輛，這是作為一家關(guān)注環(huán)境問(wèn)題的公司的重要考慮因素。

Précicad 面臨的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)和制造一小隊(duì)電動(dòng)多功能車，并且車體和框架采用鋁制而不是鋼制。Aluminerie Alouette 要求 1,000 磅的承載能力。在期限方面，該冶煉廠正處于需要更換現(xiàn)有車輛的階段，因此 Précicad 同意在六個(gè)月到一年內(nèi)構(gòu)建出有效的模型。



集成式設(shè)計(jì)和分析
Précicad 擁有大量計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 解決方案。對(duì)于此項(xiàng)目的建模工作，該公司決定使用來(lái)自 Dassault Systèmes Solidworks Corporation 的 SolidWorks® 軟 件。由于有限元分析 (FEA) 對(duì)于開(kāi)發(fā)車輛至關(guān)重要，因此來(lái)自 Siemens PLM Software 的 NX™軟件在此項(xiàng)目中也發(fā)揮了重要作用，尤其是用于 FEA 的 NX CAE、 NX Nastran® 和 NX Thermal 軟件。Précicad “NX CAE 的速度極快， 我們?cè)谕惶靸?nèi)可以進(jìn)行 大量迭代。” Stephane Arsenault Précicad 的 FEA 部門(mén)主管使用這些解決方案已有近十年歷史， 由 Siemens PLM Software 經(jīng)銷商 MAYA Simulation 提供支持，該經(jīng)銷商提供專門(mén)培訓(xùn)、持續(xù)的應(yīng)用程序和技術(shù)支持、靈活的商業(yè)條款等等。

與 Aluminerie Alouette 會(huì)面并確認(rèn)他們了解車輛的所有要求后，Précicad 工程師使用 SolidWorks 對(duì)車輛幾何體進(jìn)行建模。然后，他們將 SolidWorks 裝配體模型導(dǎo)入 NX CAE，在此簡(jiǎn)化幾何體、創(chuàng)建有限元網(wǎng)格、應(yīng)用載荷和指定邊界條件。“導(dǎo)入 SolidWorks 數(shù)據(jù)不存在問(wèn)題，在 NX CAE 中執(zhí)行 FEA 預(yù)處理工作的速度也非常快，”Précicad 的 FEA 部門(mén)主管 Stephane Arsenault 表示， “分析小型組件需要幾天時(shí)間，而分析整個(gè)裝配體大約需要一周時(shí)間。”



工程師們?cè)u(píng)估的一些載荷工況包括重力、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和加速。工程師們執(zhí)行了一個(gè)迭代過(guò)程，在設(shè)計(jì)和分析之間來(lái)回往返，利用分析結(jié)果來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)。“NX CAE 的速度極快，我們?cè)谝惶靸?nèi)可以進(jìn)行大量迭代，例如評(píng)估不同的材料厚度，”Arsenault 解釋道。工程師們通常不必返回 SolidWorks，而是使用 NX 同步建模技術(shù)進(jìn)行幾何體修改，直接處理 NX 分析模型。“這為我們節(jié)省了大量時(shí)間，”Arsenault 表示， “用戶界面很友好，并且修改幾何體也比幾年前簡(jiǎn)便得多。”

Précicad 在此項(xiàng)目中還使用了 NX Thermal 分析軟件，使用該應(yīng)用程序研究讓車輛電池在寒冷天氣中更有效工作的方法。

優(yōu)化以減少重量和降低生產(chǎn)成本
通過(guò)在此項(xiàng)目中使用 NX，Précicad 按時(shí)構(gòu)建了多功能車，并且超出預(yù)定要求。Précicad 在 6 個(gè)月內(nèi)準(zhǔn)備好了向客戶展 示的有效樣機(jī)。他們構(gòu)建的車輛符合其 1,000 磅的承載能力要求（在當(dāng)前的設(shè)計(jì)中，承載能力增加到 1,500 磅）。該車輛的重量?jī)H有 1,500 磅，相當(dāng)于該客戶的鋼架車輛的一半重量。Précicad 通過(guò)更改材料和使用 NX CAE 實(shí)現(xiàn)的減重為客戶帶來(lái)了回報(bào)， 使電池在重新充電之前可以運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間。

通過(guò) NX CAE 實(shí)現(xiàn)的另一項(xiàng)設(shè)計(jì)改進(jìn)是大幅降低生產(chǎn)成本。“我們的原始結(jié)構(gòu)主要采用焊接，但這產(chǎn)生了很高的成本，”Précicad 的設(shè)計(jì)和建模部門(mén)主管 Stephan Lachevrotière 表示， “借助于 FEA，我們自行設(shè)計(jì)擠壓成形，從而減少了 60% 的焊縫數(shù)量。”



通過(guò)減少焊縫和增加機(jī)械連接，該車輛 （稱為 Kargo）可以輕松拆解以進(jìn)行回收。實(shí)際上，Précicad 在用戶手冊(cè)中介紹了當(dāng)使用壽命結(jié)束時(shí)，可以如何利用該車輛的各個(gè)零件。

專用車輛與運(yùn)輸設(shè)備制造商協(xié)會(huì)授予 Précicad 大獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)?Kargo 項(xiàng)目中的創(chuàng)新。Précicad 決定繼續(xù)生產(chǎn)該車輛，并使其適用于其他工業(yè)應(yīng)用。Kargo 提供四種配置： 基本型號(hào)、側(cè)卸型號(hào)、傾卸臺(tái)型號(hào)和密封貨箱型號(hào)。