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施耐德电气用于开发微型断路器的多学科系统设计方法
施耐德电气是电力管理和自动化系统领域的全球领导者，当他们在其未涉足的地区发现断路器业务的新市场机会时，他们面临着挑战。面临的挑战是调整断路器自动重合器的现有标准设计，以便在不同的操作条件下使用，包括不同的电压水平和类型（直流而不是交流）以及不同的温度。该产品变体必须满足全新的规格，而且机会之窗很短，需要在短短四个月内开发出可行的产品。由于需要保持施耐德电气的高产品标准、卓越的客户满意度以及提供高可靠性产品的卓越企业声誉，这一挑战进一步加剧。
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利用物联网优化铝砂铸造工艺：Woodland/Alloy Casting, Inc. 案例研究
Woodland/Alloy Casting, Inc. 是一家提供全方位服务的铝铸件供应商，在将船用排气外壳部件从消失模铸造转变为砂型铸造时面临着重大挑战。这种转变需要更新浇注系统以保持零件的完整性。该公司的目标是生产良好的铸件，同时将内浇口和冒口保持在最低限度，从而降低产量并减少拆除索具所需的时间。面临的挑战是设计一种新的浇注系统，该系统可以从底部法兰供给铸件并将金属推到铸件的顶部。测试新浇注系统的传统方法会涉及大量昂贵且耗时的测试，需要大量模具来确定新浇注系统的结果。
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探索拓扑优化和增材制造在建筑领域的潜力
该案例研究围绕探索在建筑项目中结合拓扑优化和增材制造的潜在好处。虽然这种组合在汽车或航空航天等行业很常见，但很少用于建筑领域。我们面临的挑战是调查这种共生关系对于建筑项目的潜力。代尔夫特大学建筑系学生Bayu Prayudhi接受了这一挑战，重新设计了一个现有的建筑项目——阿塞拜疆巴库国际机场的室外顶篷，最初由ARUP设计。目标是在设计过程中预先进行拓扑优化，并使设计适应 3D 打印。该挑战还涉及处理成本、交货时间和技术限制等边界条件，同时努力将功能、形状和创新结合起来。
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万事达卡通过自助数据准备增强客户体验
万事达卡作为支付行业的全球科技公司，其商业财务支持团队面临着重大挑战。这个由 13 人组成的团队每周要花费 40 到 80 个小时，从公司主机上的报告中手动核对交易和现金。此过程涉及每天打印 20-30 份单独的多页报告，并将数据手动键入 Excel 中进行核对。这项任务不仅耗时，而且效率低下，特别是考虑到公司的快速增长和不断扩大的产品供应。万事达卡企业财务支持主管德里克·麦迪逊 (Derek Madison) 的任务是找出提高效率和改进万事达卡流程的新方法。
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Socomec：与 Altair 一起提供领先的 IoT 解决方案
溯高美索克曼 (Socomec) 是一家拥有百年历史的法国公司，专注于创新电源解决方案，致力于通过实施日益复杂和精密的电源设置为其客户创造额外价值。该公司的专长是为数据中心、太阳能发电厂、公用事业和医院等关键能源建筑提供低压能源装置。然而，仅仅满足客户的电力需求对于溯高美索克曼来说还不够。该公司旨在提供解决方案，使客户能够将其业务提升到新的绩效和效率水平。这需要实施复杂的电源设置和服务，涉及治理、项目管理、变更管理、架构、集成和网络安全等详细流程。为了实现这一目标，溯高美索克曼决定与一个由专家和合作伙伴组成的开放生态系统合作，使其能够将内部资源集中在其核心能力上。
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联合利华利用物联网优化包装设计和降低原型成本的旅程
联合利华是消费品行业的全球领导者，一直在寻求保持其在男性美容市场创新优势的方法。该公司特别注重将其 Lynx (Axe) 品牌与竞争对手区分开来。面临的挑战是采用模拟和分析方法来设计新的除臭剂包装概念。然而，联合利华缺乏内部分析工程师团队，需要一个开发合作伙伴来协助新罐的设计和测试。
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使用 Altair® EDEM™ 优化烧结冷却机加料系统：安赛乐米塔尔案例研究
安赛乐米塔尔是世界领先的钢铁和采矿公司，在优化滨海福斯烧结冷却厂的大型装料溜槽时面临挑战。目的是通过确定可增强颗粒偏析、磨损和机械阻力的更好设计来提高设备的可靠性和效率。将热材料装入烧结冷却机的过程经常会导致颗粒分离，从而导致严重的问题，例如传送带上的火灾问题和烧结矿质量问题。研发团队需要研究这些偏析模式，特别是颗粒尺寸的影响以及填充率对烧结流台车中偏析模式的影响。然而，与颗粒尺寸相比，模拟大型系统中的颗粒流是复杂且耗时的。该团队需要一种平衡计算效率和物理真实性的建模策略。
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数字孪生技术可减少汽车制造中的浪费并提高效率
Patrone 和 Mongiello 是一家总部位于意大利的领先一级汽车供应商，他们正在寻求一种解决方案来增强对其钣金成型过程的监控。该公司旨在提高产品质量并减少生产浪费。该解决方案需要考虑应力、应变和弹性等金属板材特性，并涵盖垫块力和模具摩擦等设备操作条件。我们面临的挑战是找到一种能够准确模拟公司现有钣金成型工艺的解决方案，包括机器冲压和钣金行为、系统变量和操作条件。
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TEAMTAO：通过物联网和仿真彻底改变深海探索
TEAMTAO 是纽卡斯尔大学、SMD（土壤机械动力学有限公司）和 UK Research and Innovation 的合作项目，参加了壳牌海洋探索竞赛，这是一项利用自主海底无人机推进深海勘探的全球挑战。目标是开发水下机器人，能够在 24 小时内完整绘制 4 公里深度 500 平方公里的海底地图，无需人工干预。 TEAMTAO 的独特理念是开发一群相互通信并共享信息的设备。紧凑型自主平台由 BEM（深海远航模块）、一群垂直游泳的 AUV 和水面舰艇组成。它还拥有一艘“自动售货机”式自主水面双体船，负责 BEM 的水平运输、数据处理、通信和充电。面临的挑战是在不危及原型的情况下在一系列不同的场景中深入测试设备。
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将医疗支架应力减少 71%：美敦力案例研究
美敦力 (Medtronic) 是全球医疗器械制造领域的领导者，在新型医疗支架的设计和验证过程中面临着重大挑战。支架是一种插入患者动脉以保持动脉开放的可扩张网状物，需要精心设计和严格测试。由于微观组件的验证过程缓慢，传统的计算机辅助工程 (CAE) 和虚拟仿真方法并未在行业内得到充分利用。美敦力正在寻求一种方法，不仅可以改进支架的设计，还可以加快验证过程，确保更快的上市时间和更好的产品性能。
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未来建筑的愿景：设计 LAVA 仿生塔
仿生塔是阿布扎比的一座高层塔楼方案，由愿景建筑实验室 (LAVA) 设计，是 LAVA 对未来建筑愿景的象征。该设计将自然的组织系统与先进的计算技术相结合，实现了极致轻盈、高效和精致的建筑表达。该建筑的结构表现是一种拟议的有机外骨骼，其作用是在结构上稳定建筑物。主要挑战是生成一种独特的结构形式，该结构形式重量轻且外观有机，以实现自由形式的外骨骼结构。
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彻底改变汽车设计：德累斯顿工业大学方程式学生团队案例研究
德累斯顿工业大学的学生方程式团队面临着设计和制造新型学生方程式转向柱支架的挑战。现有的转向柱安装座很复杂，由不同角度的四个不同区域组成，因此很难使用 5 轴铣床进行生产。生产该部件的解决方案由四个不同的铣削铝部件组成，这些部件全部用螺栓固定在一起。该团队正在寻找一种方法来简化设计和生产过程、减轻零件重量并提高其性能特征。
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现代摩比斯利用 Feko 增强 EMC 分析和屏蔽效能仿真
现代摩比斯是核心汽车零部件的领先生产商，在提高电磁兼容性 (EMC) 分析过程的效率和缩短时间方面面临着挑战。该公司使用屏蔽外壳来防止电子产品受到外部场和电磁 (EM) 泄漏。然而，这些外壳的完整性常常受到用于可见性、通风或接触内部组件的孔和槽的影响。这些开口允许外部电场和磁场渗透到内部空间，在那里它们可以耦合到印刷电路板（PCB），在内部导体上感应电流和电压。因此，对于现代摩比斯来说，了解屏蔽罩在存在这些孔的情况下的电磁屏蔽效果至关重要。
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HyperWorks 在车辆碰撞评估人体模型开发中的应用
密歇根大学交通研究所 (UMTRI) 面临着开发有限元人体模型的挑战，该模型需要考虑年龄、性别和肥胖对车祸伤害风险的影响。现有的伤害评估工具，包括有限元人体模型，没有考虑到人群中不同的体型和成分差异。这是一个重要的问题，因为 UMTRI 对碰撞伤害数据库的分析表明，年龄、性别和体重指数 (BMI) 等乘员特征会显着影响车辆碰撞中胸部和下肢受伤的风险。面临的挑战是通过开发代表广泛人类属性的详细的、基于参数的有限元人体模型，将车辆碰撞保护范围扩大到涵盖所有车辆乘员。
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人体腰椎的实体六角网格：NuVasive Inc. 的案例研究
NuVasive Inc. 是一家专门从事脊柱疾病外科治疗的医疗器械公司，面临的挑战是在制造单个原型之前预测设备的性能，同时确保其安全有效。该公司希望利用计算建模和模拟来消除不好的想法，并在好想法离开绘图板之前对其进行完善。该项目的目标是采用从 CT 扫描获得的解剖几何形状并开发一个有限元模型，该模型可以评估通常使用尸体测试进行的不同椎间融合器足迹的生物力学稳定性。由于每个人的骨骼几何形状都是独特的，并且骨骼不对称，因此需要建立手动六面体 (HEXA) 网格划分方法，以便通过可重复的过程构建模型。
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SKA 射电望远镜：利用物联网更好地了解宇宙
平方公里阵列（SKA）项目由英国乔德雷尔班克天文台SKA组织领导，旨在挑战爱因斯坦的开创性相对论，研究第一颗恒星和星系的形成，探索宇宙中的暗能量和巨大磁场。宇宙，并回答这个古老的问题：“我们在宇宙中是孤独的吗？” SKA 将是各种类型天线的集合，包括大型碟形反射器和孔径天线，分布在很远的距离上，并作为干涉阵列一起工作。 SKA 的速度将比任何现有射电望远镜快 10,000 倍，灵敏度高 50 倍。然而，由于电缆上的电流，相邻天线和其他系统的接近可能会导致不必要的相互耦合，甚至是低水平的发射。需要最大限度地减少这种相互耦合，这需要识别耦合机制并采取措施来改善隔离。需要进行现场射频 (RF) 耦合调查，但只能在安装后进行。在设计、规划和安装阶段，必须在比例模型上并通过仿真来表征电磁 (EM) 环境。
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INTECH DMLS 使用 Altair Inspire™ 和 OptiStruct™ 将 3D 打印卫星组件的重量减轻了 27%
INTECH DMLS 是印度金属 DMLS 3D 打印领域的领导者，面临着减轻卫星上相机支架重量的挑战。该公司需要一次就获得正确的重量，从而消除原型迭代的需要。这是一个独特的挑战，因为该公司没有犯错误和迭代的奢侈。该团队必须专注于产品设计优化、分析、机械完整性、传热和其他标准，同时开发仿生、动态和蜂窝结构并对其产品进行轻量化分析。相机支架必须重量轻，但仍能承受预定的负载并有助于卫星的平稳运行。客户还希望支架具有特定的重量（不太轻也不太重）并且足够坚固以承受动态负载。
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Mando Softtech India 利用 Altair HyperWorks 提高仿真精度
Mando Softtech India 是一家领先的汽车零部件系统制造商，在维持产品的高性能和质量标准方面面临着重大挑战。该公司需要对其产品设计进行深入分析，以便在设计周期的早期识别并纠正最小的设计错误。汽车行业竞争激烈且价格敏感，对于 Mando India 来说，压缩设计和开发周期时间并在不影响质量的情况下开发具有最高成本效率的产品至关重要。该公司投入了大量资金，通过先进的产品设计、分析和模拟工具建立了合适的内部基础设施。然而，他们面临着复杂的问题，例如进行精确的六网格划分、生成 2D 网格划分和 3D 网格划分以及对 ECU 外壳开发进行热仿真。他们还面临着 Tetra 和 Volume tetra 网格划分的难题，需要一个可靠的工具来进行结构和非线性分析。
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使用 FEKO 表征 Murchison 宽场阵列光束方向图
默奇森宽场阵列 (MWA) 射电望远镜是平方公里阵列 (SKA) 的前身，在表征其光束方向图方面面临着挑战。阵列的光束方向图可以通过测量来确定，但这种方法非常耗时并且需要专门的设备。因此，基于模拟的方法被认为是最实用的。波束方向图是 16 个阵列元件中每个元件以及系统工作频率的函数。为了对模式进行建模，每个阵列元件都必须在工作频带内的不同频率下独立激励。然后可以在任意转向方向上对全阵列波束方向图进行建模。以前，波束方向图的模拟是使用分析模型进行的，但需要更严格的方法来模拟完整的阵列几何形状。
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大型平台上天线放置的替代模型：案例研究
高性能计算研究所 (IHPC) 面临着开发经济高效的创新方法来建模、诊断和解决电磁兼容性 (EMC) 问题的挑战。电磁（EM）系统和环境的复杂性不断增加，该研究所的任务是处理大型平台上的天线放置等电气大型和多尺度电磁问题。此外，他们还必须处理多物理问题，例如复合材料的电热机械分析。在一个特定项目中，该研究所需要一种高效的建模工具来确定最佳天线位置并最大限度地减少大型电气平台上各种天线之间的干扰。专有天线的几何模型很难从供应商那里获得，因此需要开发替代模型来在平台上的天线放置模拟中表示它。平台天线问题既是电学上的大问题，又是多尺度的问题，实际上无法再仅用全波方法来解决。
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Faraone 利用物联网进行建筑组件设计的创新方法
Faraone SRL 是一家意大利建筑构件供应商，面临着设计新型全玻璃栏杆的挑战，栏杆底部采用特殊的铝型材以将玻璃结构固定到位。目标是节省开发时间、材料和生产成本，同时提高铝型材的刚度。 Faraone 的开发工程师需要新的设计策略和特殊的优化工具来帮助实现这些目标。栏杆等建筑构件的设计可能具有挑战性，因为设计不仅必须美观，还必须满足多项安全要求和标准。此外，所有设计都必须在尽可能短的时间内开发出来。为了应对这些挑战，Faraone 的工程师、建筑师和设计师一直在寻找能够缩短设计和测试周期的解决方案。
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GE航空集团的系统业务利用流量模拟器进行飞机备用发电机建模
GE航空集团的系统业务部门负责设计和生产对喷气发动机和机身之间的接口至关重要的系统，其任务是为新飞机提供备用发电机（BUG）。该发电机用于在其他系统发生多次故障时提供电力。 BUG 必须安装在新设计的发动机上以接收机械动力，但保持独立于发动机以确保功能。它有自己的油网络、泵和油底壳，为发电机中的电磁部件和轴承提供润滑和冷却。润滑系统依靠重力排放将油从轴承腔返回到油泵所在的机载油底壳。该团队需要确保排水管的尺寸足够大，以允许最坏情况下的油流通过，这样油就不会积聚并导致轴承内产生过多的热量或任何其他不良影响。由于规模和计划时间的限制，需要一种分析方法来确定当前排水通道网络的能力和所需的最小规模。
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飞利浦利用物联网实现高效的产品概念化和设计
飞利浦是一家领先的健康技术公司，面临着快速高效地可视化新产品概念的挑战。目标是与设计同事和工程部门协作，分享反馈，了解挑战，并最终概念化最终产品。该公司需要一种可供团队所有成员使用的工具来保持一致性，促进与设计同行和工程人员的轻松文件传输/移交，并提高团队的整体速度和效率。现有工具无法满足这些要求，因此需要寻找新的软件解决方案。
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光伏安装结构优化：节省材料和成本
Thesan是一家专门从事光伏电站安装结构设计、制造和分销的意大利公司，面临着优化功率为5兆瓦的中型光伏场安装结构的挑战。该场地由 1700 个阵列组成，每个阵列安装在两根杆子上，每个单独组装的结构重约 60 公斤。场地上安装的结构总重量为204吨钢材，材料成本约为17万欧元。每个结构仅减重 5 公斤，即可显着节省材料和成本。该结构由两个主要部分组成：钢制打入桩和铝椽，而成本较高的铝制部件的重量减轻至关重要。节省成本的另一个重要因素是交通，因为光伏发电场通常建在基础设施薄弱的偏远地区。更轻的结构不仅意味着生产中的材料成本更低，而且还意味着运输工作量和成本更低。然而，新的重量较轻的结构仍然必须能够承受风或雪等自然原因产生的所有载荷以及结构的恒载，确保完美的质量、一致的稳定性和结构所需的刚度。
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SimData Manager：集中和标准化 CAE 数据以实现全球协作
该案例研究强调了公司在管理计算机辅助工程 (CAE) 数据时面临的三个主要挑战。第一个挑战是需要一个中心位置，所有 CAE 用户都可以在该位置管理企业内的数据，以便轻松检索和从 CAD 到 CAE、所有版本的 CAE 到最终报告的完整可追溯性。第二个挑战是不同工程师使用的方法缺乏标准化、员工离职时知识的损失以及流程的手动性质。第三个挑战是跟踪 CAD 和 CAE 模型的版本以及在全球范围内分发项目数据的难度，特别是对于在不同地理位置拥有多个开发组织的公司而言。
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通过 3D 打印彻底改变摩托车设计：Light Rider 案例研究
空中客车公司是最大的飞机制造商之一，一直热衷于减轻重量，因为它直接影响燃油消耗、成本和碳排放。为了进一步探索先进制造技术，空客于2013年成立了专门从事设计、材料和3D打印的子公司APWorks。然而，由于客户项目的机密性，APWorks 发现很难切实展示专为增材层制造 (ALM) 设计的零件的可能性。他们需要一个能够展示 ALM 潜力的项目，并决定制造一辆电动摩托车。我们面临的挑战是设计和生产一款比传统车型轻得多的摩托车，同时保持强度和耐用性。
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利用高性能计算改进碰撞模拟：PSA 标致雪铁龙案例研究
欧洲第二大汽车制造商 PSA 标致雪铁龙在满足日益严格的汽车法规（要求降低二氧化碳排放水平）方面面临着重大挑战。这要求汽车制造商通过使用强度重量比更高的材料来减少设计结构质量。然而，在设计过程中引入新材料是很复杂的；设计规则和数值工具必须不断发展，以了解这些材料的特性并评估潜在的故障。存在等待仿真的可靠设计方向而延迟生产的风险，或者必须在设计周期后期重新设计零件的风险。此外，由于模拟碰撞或破裂事件涉及较大的非线性变形，适当的材料失效标准对于结果的准确性至关重要。为了提高评估预测破裂模型的知识，并确定大规模测试破裂的可行解决方案，PSA 与 Altair、Ecole Polytechnique Laboratoire de Mécanique des Solides (LMS) 和 PRACE 合作。
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Cleveland Golf 使用 HyperWorks 通过仿真和优化进行产品创新
Cleveland Golf 是一家领先的高尔夫球杆制造商，面临着满足不断变化的高尔夫球杆设计法规的挑战，同时不断推出针对形状、感觉、平衡、声音和性能进行精确设计的新产品。美国高尔夫协会 (USGA) 对高尔夫球杆头施加了限制，包括挖起杆和铁杆中凹槽的尺寸、杆头尺寸以及球杆允许的恢复系数 (COR)（或弹性） 。随着俱乐部的进步，他们已经达到了这些极限，并且有能力超越它们。这构成了重大挑战，因为克利夫兰高尔夫需要弄清楚如何在不超过这些限制的情况下继续改进球杆。此外，美国高尔夫球协会最近更改了指定凹槽尺寸的规则，影响了未来球杆的设计方式。从经济角度来看，消费者不再像过去那样购买那么多球杆，因此克利夫兰高尔夫需要创造更多新的创新产品，而不仅仅是现有球杆的变体。
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福特利用 Altair Knowledge Studio 提高制造效率
钣金冲压是汽车制造业的关键工艺，需要使用各种工具、模具和工艺组合来制造各种零部件。传统上，确定特定零件设计的最佳冲压工艺是一项劳动密集型且耗时的任务，严重依赖冲压工程师的知识和技能水平。福特墨西哥公司试图通过记录五年内成功的金属冲压生产运行来解决这个问题。目标是获取内部领域知识和最佳实践，以加快为未来生产运行选择最佳冲压工艺。这将提高工厂效率和零件质量，减少废料，并能够快速培训新人员。然而，挑战在于不断增长的设计复杂性、非常规材料类型以及众多的工艺组合，即使是最有经验的工艺工程师也可能面临挑战，因此需要劳动力和材料密集的试错验证过程。
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创新的抓斗设计可加快卸载速度：Nemag 和代尔夫特理工大学的案例研究
Nemag BV 是一家散装物料抓斗制造商，在开发更快、更轻的新一代铁矿石抓斗方面面临着挑战。开发抓取工具的传统过程涉及构建物理原型，这是昂贵、耗时且有限的。很难预测新设计的性能，尤其是散装材料和抓斗之间的相互作用，这对性能有很大影响。传统方法不足以了解抓斗内部发生的情况。因此，代尔夫特理工大学开发了一种虚拟原型方法，用于模拟铁矿球团与抓斗的相互作用。
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