Steve McGugan 是丹麦一位屡获殊荣的工业设计师，他面临着使用 3D 建模和设计工具设计和建模复杂产品的挑战。 Steve 在产品设计的各个领域拥有 30 多年的经验，他需要一款可以在他的 Mac 计算机上运行的灵活高效的 3D 建模软件。他最初选择的基于 CAD 的平台是实体建模器，并使用了很多年。然而，大约十年前，他发现它不再足够灵活，无法满足他的需求。市场上充斥着许多基于 Windows 的机器，他认为这些机器缺乏美感。他需要一个不仅能满足他的设计需求，还能符合他的审美偏好的解决方案。

Amcor Rigid Plastics 是各个包装领域的领先产品供应商，在保持包装性能、环境影响和货架吸引力之间保持平衡，同时将成本保持在最低限度方面面临着挑战。该公司面临着创造更环保产品的压力。 Amcor 还寻求创新且轻便的容器设计，既美观又易于消费者操作，同时又不影响质量、性能或安全性。该公司使用 Altair 的 HyperWorks 套件为 CAD 团队的概念设计创建精确的有限元模型，以评估其在虚拟世界中的表现。然而，他们希望探索加速与新包装产品开发相关的工程和分析任务的方法。用于研究新包装设计在各种负载和冲击场景下的性能的虚拟测试过程消耗了模拟团队的大量时间。

HardMarque 是一家数字设计和制造工作室，面临着重新构想当前活塞设计流程的挑战。我们的目标是制造出一种不仅比当前版本更轻而且同样坚固的活塞。这是一个重大挑战，因为它需要在减轻重量和维持强度之间取得平衡，而这是汽车发动机性能和效率的关键因素。挑战还延伸到新设计与增材制造设备的集成，这一过程需要精度以及与所选材料钛的兼容性。

SEGULA Technologies 是一家国际工程咨询公司，在管理和监控整个企业内的各种商业软件许可证方面面临着重大挑战。作为工程服务提供商，该公司广泛使用计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助设计（CAD）和其他商业开发软件。这些软件工具的使用各不相同，其中一些工具的使用频率比其他工具高。然而，所有工具都可以用于某些项目。该公司需要有效管理软件使用的高峰和低谷。在实施解决方案之前，每个业务部门都会根据主观数据评估其软件需求，从而导致效率低下以及潜在的许可证过度使用或使用不足的情况。该公司寻求一种解决方案来优化软件使用、改进软件更新和采购决策以及更好地管理其 IT 预算。

Euro-Pro 是一家快速发展的消费品制造商，在产品开发过程中面临着挑战。该公司的产品开发严重依赖物理原型测试，这种测试既耗时又昂贵，而且往往无法全面了解跌落或冲击等测试过程中的产品行为。该公司希望增加模拟的使用，以对难以或不可能进行物理测试的场景（例如内部结构故障）进行更深入的分析。目标是更准确地识别产品故障的根本原因，并为工程和产品设计团队提供更好的指导。该公司还计划在将材料引入下一代产品之前对其进行测试，希望在市场吸引力、质量、可靠性和耐用性方面对整个产品组合方向产生积极影响。

斯堪尼亚是一家国际商用车和发动机制造商，面临着加快设计和开发流程以生产更轻但结构和功能高效的组件设计的挑战。汽车和商用车行业在将新产品推向市场时面临着许多挑战，包括二氧化碳排放法规和客户对更高效车辆的需求。该市场还存在较高的竞争和定价压力，迫使开发团队加快开发进程，以缩短上市时间。斯堪尼亚的传统流程涉及原型的物理测试，这导致设计和工程部门之间存在许多迭代循环，从而减慢了开发流程。

焊接变形是钢板产品制造中的一个重要问题，尤其是在公差严格且复杂的高性能部件已成为常态的汽车行业。焊缝冷却引起的收缩导致变形严重到需要额外的工艺来重新获得丢失的几何形状。零件的焊接顺序很大程度上影响零件的变形，因为刚度会根据已执行的焊接而显着变化。 Gestamp Tallent Ltd 是世界一流的尖端汽车产品设计者、开发商和制造商，面临着准确预测焊接变形并优化焊接图案以减少变形的挑战。他们使用 BMW MINI 前副车架塔来演示焊接变形优化方法。由于其又高又薄的尺寸，该塔特别容易变形。

Scania CV AB 是一家领先的卡车和客车制造商，在准确模拟卡车驾驶室内的吱吱声和嘎嘎声方面面临着挑战。吱吱声和嘎嘎声是当组件的两个部件由于特定的激励负载而相对运动时观察到的两种现象。在汽车行业，研究这些现象是为了降低车内噪音并提高乘员的乘坐质量和舒适度。历史上，斯堪尼亚的客舱开发部门并未进行过此类模拟。该团队必须依靠公差计算和材料选择来降低吱吱声和嘎嘎声的风险。当第一个原型可用时，进行了迭代来修复和纠正最终设计以解决噪声问题。为了缩短开发时间并减少迭代变更，需要一种能够在客舱开发周期的早期阶段实现仿真驱动设计流程的解决方案。

LabDORA 背后的著名建筑师 Peter Macapia 面临的挑战是改变人们对建筑物的外观以及它们如何影响环境的看法和信念。他试图探索建筑设计的新领域，同时运用建筑和工程原理来产生全新的见解和结构类型。 Macapia 的早期工作基于日本 20 世纪 60 年代和 70 年代开始的研究，该研究产生了结构形态学的遗传型算法。然而，按照今天的标准，这些早期的计算方法的适用性还很原始。 2010 年，当 Macapia 为洛杉矶南加州建筑学院 (SCI-Arc) 准备课程时，向 SolidThinking Inspire 介绍了 SolidThinking Inspire，此时他对自己领域的可能性的看法发生了重大变化。

Beta Epsilon 是一家专门为汽车赛车提供商和赛车公司提供赛车和工程服务的设计公司，在开发过程中面临着重大挑战。该公司负责广泛的工程任务，包括零部件和整车的网格划分、零部件的 FEA 分析、碰撞测试模拟、优化和 CFD 分析。在设计一辆完整的赛车时，工程师会设计和优化车辆的每一个部件，模拟碰撞测试，模拟汽车的CFD性能，并在他们或客户开始生产或建造之前推动FIA认证测试一个原型。为了处理所有这些任务，Beta Epsilon 需要灵活且经济高效地访问多种 CAE 工具，其中一些工具的使用频率高于其他工具。然而，由于需要最大限度地降低开发成本，以有竞争力的价格为客户提供服务，因此投资每个所需工具的每个完整许可证是不可行的。

Sundog Eyewear 是一家致力于提供高品质创新眼镜的公司，面临着从传统 2D 草图流程过渡到现代 3D 建模方法的挑战。该公司需要捕捉生产设计的所有细节，这对于他们现有的 2D 草图流程来说很困难。面临的挑战是找到一种工具，可以帮助他们通过逼真的渲染可视化新产品、探索造型替代方案并导出数字模型。该工具还需要用户友好并与公司熟悉的苹果机器兼容。 Sundog Eyewear 的创意总监 Michal Hrk 拥有多年的广告和平面设计经验，但没有正式的 3D 建模经验，他的任务是寻找解决方案。

Monash Motorsport 是莫纳什大学的一个学生运营组织，自 2000 年首次举办澳大利亚 SAE 学生赛车比赛以来，一直在不断提高赛车的性能。该团队在 2013 年底面临着新的重量和性能挑战。旨在开发更快、更轻、更具创新性的赛车，同时控制开发时间和成本。 3D 打印的发展带来了一项新技术，可以帮助他们制造更轻的汽车。然而，这也带来了新的开发挑战，因为 3D 打印组件的好坏取决于其设计。该团队必须进行优化，以找到组件中理想的材料分布，同时考虑增材制造技术的额外制造限制。

马勒是一家领先的汽车系统供应商，在确保仿真结果报告一致、全面且更易于执行方面面临着挑战。该公司对活塞、连杆和销进行模拟，其中活塞代表了该小组的大部分工作。活塞的复杂性必须承受高温和巨大的惯性载荷，这在设计过程中引入了许多变量。六名不同的工程师创建的报告略有不同，导致向客户讲述模拟故事的方式有所不同。模拟要回答的主要问题是活塞是否能够通过发动机测试。这些测试非常昂贵，预生产活塞在放入发动机之前需要进行测试，以节省物理测试成本并实现更多设计迭代。轻质活塞、高效发动机、高负载四缸发动机、更多的可变性和不同的材料等因素进一步增加了评估的复杂性。

AAM 是一家全球汽车传动系统供应商，面临着重新设计汽车运输车的挑战，其重量和材料用量均低于原来的汽车运输车。该公司总部位于密歇根州底特律，在 13 个不同国家设有办事处，专门从事车轴、底盘模块、传动轴、变速箱零件和金属成型产品的设计和制造。我们面临的挑战是创造一种轻量化设计，不仅可以提高性能，还可以提高效率和燃油经济性，这在汽车市场中尤为重要。

Lockheed Martin 是一家全球安全和航空航天公司，面临着在多级安全环境中管理高性能计算 (HPC) 资源的挑战。该公司使用红帽企业 Linux 6 跨域系统 (CDS) 配置为政府配置系统，以实现多级安全 (MLS)。这种配置允许不同安全级别的用户和数据共享相同的资源，这对于美国军事和情报界特别有用。然而，由于不同安全级别的用户共享系统，Lockheed Martin 需要部署一个能够在 MLS Red Hat Enterprise Linux 环境中运行的资源调度程序。这将在设置队列和作业优先级、提供自动记帐信息以及提供许多其他功能来帮助每个用户在适当的时间和以适当的优先级完成其运行方面提供最大的灵活性。

西北大学集成设计自动化实验室（IDEAL）的任务是实施一系列工程设计课程。面临的挑战是整合建模、仿真和优化等计算设计方法，这些方法在工程设计决策中变得越来越重要。创建和评估设计备选方案的过程通常涉及从许多备选方案中选择首选设计，如果没有计算方法的帮助，这项任务可能会很困难甚至不可能。因此，对于工程设计学生来说，接触计算工具至关重要，这将使他们在完成设计项目时做出合理的设计判断。这些课程还需要将设计决策方法应用于工业问题，为工程专业的学生提供在其职业生涯后期处理现实世界设计问题所需的经验。

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。

Stanley Black & Decker (SBD) 是一家手动工具、电动工具及相关配件的全球供应商，一直在寻找保持竞争优势并更快地将性能更好的产品推向市场的方法。该公司对优化其最畅销的电锤的锤机构设计特别感兴趣，并且知道他们需要基于计算机辅助工程 (CAE) 的方法。然而，他们一直使用的基于 CAE 的优化运行时间约为三周，不足以保持竞争力。 SBD 旨在将这一运行时间缩短至一个周末。该团队意识到他们需要更多的计算能力来推动所需的性能改进，但他们担心高性能计算 (HPC) 硬件/内核的成本、维护和支持复杂 HPC 系统的工作量以及充分利用计算能力的能力该硬件具有必要的软件许可证，以保持高利用率。

全球高性能塑料供应商帝斯曼工程塑料在 LED 照明应用领域面临挑战。这些应用中使用的散热器主要由铝制成，负责将 LED 产生的热量散发到环境中。然而，尽管铝是一种良好的导热体，但也存在一些局限性，例如与加工压铸件相关的成本较高、设计自由度有限、可回收性问题和重量。帝斯曼试图为散热器提供基于塑料的解决方案来克服这些问题。为了找到由聚合物材料制成的散热器的最佳设计并预测其热性能，帝斯曼需要对自然对流和辐射冷却（LED 散热器向环境散热的机制）进行建模。我们面临的挑战是找到一种能够准确模拟这些过程并提供可靠结果的工具。

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。

德国全球汽车行业最大的独立工程合作伙伴 EDAG 正在寻求创新流程来简化车辆开发，特别是在乘用车和商用车的轻量化设计领域。汽车行业面临着提高燃油效率和满足排放法律要求，同时确保安全和有竞争力的价格的挑战。传统的制造方法通常要求设计方案适应制造限制，这可能会限制轻量化设计的潜力。在最近的一个项目中，EDAG 工程师的任务是开发和制造经济实惠的轻型商用车结构，该结构可以满足个别客户的规格，而无需对生产设施进行重大改变。这需要一个不仅能提供最佳设计方法，而且能满足所选制造方法要求的流程。

Robot Bike Company (RBC) 是一家英国初创公司，由航空航天工程师和山地自行车爱好者创立。他们的目标是将增材制造技术与碳纤维相结合，创造出最好的自行车车架。我们面临的挑战是提供一种可定制、轻质、高强度的自行车车架，该车架由业内常见的碳纤维材料制成。碳纤维管和其他部件将通过增材制造的钛“节点”连接起来，并根据各个骑手的规格进行定制。 Altair ProductDesign 的工程团队的任务是优化这些接头，包括头管、座杆和后下叉凸耳，以确保它们轻质、耐用且适合增材制造工艺。

由企业家兰斯·梅勒 (Lance Meller) 和杰克·彼得斯 (Jake Peters) 创立的 DECKED 公司面临的挑战是为皮卡车创建创新、强大且有用的存储解决方案。该存储系统需要能够承受 2,000 磅的负载，适合各种皮卡车型，包括福特、通用汽车、克莱斯勒、丰田和日产的皮卡车型，并以令人信服的零售目标价格制造。主要问题是皮卡车的大容量往往是以牺牲存储空间为代价的。装载区域通常是一个简单的盒子，无法安全地存储较小的物品或防止它们被盗。这为市场提供了一个寻找精心设计的替代方案的机会。

Laser Zentrum Nord (LZN) 和汉堡-哈尔堡技术大学 (TUHH) 正在寻求方法来改进采用激光增材制造方法制造的组件的设计和优化方法。面临的挑战是开发坚固而轻的结构，类似于骨骼等自然存在的生物结构。 TiLight 研究项目旨在将创新设计方法与新的制造能力相结合，利用高强度钛合金 TiAl6V4 材料经济地制造轻质部件。航空航天业是该项目的主要关注点，其中更轻的部件可以为飞机带来更高的负载能力或航程。飞机上的标准固定元件支架被选为该项目的测试对象。

M.TEC Engineering 是一家总部位于德国的工程服务提供商，面临着满足各行业客户对专业开发服务日益增长的需求的挑战。作为一家提供工业设计、机械设计、材料选择、计算模拟、原型开发、测试、工业化、模具和质量保证等广泛服务的公司，M.TEC 需要灵活地访问各种软件工具。该公司也在不断发展，并努力成为德国领先的塑料和复合材料技术服务提供商之一。重点介绍的一个具体用例是对故障膨胀油箱的优化和重新设计，这需要对整个油箱模型进行全面的重新仿真和重新设计。

SOGECLAIR 航空航天公司是航空航天业的主要工程合作伙伴和主承包商，其任务是开发一种新的飞机机舱地板概念。我们面临的挑战是为所有类型的飞机打造更轻的结构、可调节面板，并确保更轻松的安装和维护。航空航天业一直处于重量优化和轻量化设计的前沿，因此航空航天业也是最早使用复合材料等替代材料的行业之一也就不足为奇了。工程师必须考虑相互矛盾的问题，例如重量、设计、最大尺寸、强度、刚度等。优化技术的使用是将所有这些约束与最佳复合材料布局相结合的解决方案。在此背景下，SOGECLAIR 航空航天研究创新材料和工艺，将其集成到设计、分析和优化中。

智能手机行业是电子行业发展最快、竞争最激烈的行业之一。新型号每隔几个月就会开发出来，上市时间的任何缩短都会对制造商的盈利能力、定位和声誉产生重大影响。然而，开发过程的某些方面（例如跌落测试模拟）仍然非常耗时且难以加速。跌落测试模拟是确保智能手机质量和稳健性的关键要素。尽管使用计算机模拟进行虚拟跌落测试，但由于智能手机中存在大量零件和组件、耗时的几何清理、简化和网格划分以及大量接触，LG电子 (LGE) 在缩短模拟时间方面面临着挑战需要许多手动步骤的定义。全面的测试涉及各种跌落和弯曲条件，其中分析设置非常耗时。后处理和生成报告也缩短了取得结果的总时间。平均而言，跌落测试模拟需要一到两周的时间来设置、执行和分析，其中建模和后处理占了投入时间的 60% 到 80%。

雷诺是欧洲最大的汽车制造商之一，面临着开发新型、高效、轻量化汽车动力系统的挑战。该公司旨在通过重新设计关键部件以使用最少量的材料，进一步减轻现有和正在开发的发动机的重量并提高其性能。由于需要满足欧洲、美国和亚洲更严格的法规，以及消费者对更节能车辆的需求的转变，这一挑战变得更加复杂。该公司还希望从开发过程一开始就使用设计优化技术，而不是作为在详细设计阶段解决重量问题的战术工具。然而，创建动力系统模型的复杂性和耗时性对这种方法构成了潜在的障碍。

Scuola Normale Superiore (SNS) 是一所位于全球研究前沿的公立大学教育机构，其使命是将 IT 创新转化为计算科学的机会。 SNS 理学院拥有多个国际公认的生物学、化学、物理和数学研究小组，涉及几乎所有科学领域的理论和应用研究。为了支持具有强大理论/计算背景的最先进的研究调查，SNS 建立了 DREAMSLab，这是一个致力于高性能计算 (HPC) 以及尖端可视化和虚拟现实技术的中心。 DreamsHPC计算设施的核心是戴尔集群，拥有超过2600个实时监控核心。然而，考虑到在 DreamsHPC 集群上运行的模拟的复杂性，有必要仔细规划要在基础设施上部署的软件层。关键要求是总体上易于管理现有的异构硬件，以及显着简化在现有结构中添加新计算节点以及计算程序在节点上的分布。

Panasonic Ecology Systems Co., Ltd. 面临着提高产品跌落测试可靠性的挑战。该公司在全球室内空气质量 (IAQ) 产品和解决方案的销售中发挥着关键作用，它了解在完工前通过跌落测试评估设计以减少损失的重要性。然而，传统的跌落测试方法无法提供所需的可靠性水平。该公司已经在使用 RADIOSS，这是一种领先的结构分析求解器，用于解决动态载荷下的高度非线性问题，例如冲击分析，作为其计算机辅助工程工具的一部分。面临的挑战是在不需要新投资的情况下有效利用这些资源，并将这种分析应用于其他产品领域的产品开发。