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轻量化设计解决方案

发表 admin at 2025年10月27日
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轻量化设计解决方案:以仿真驱动,平衡重量、性能与成本

在产品开发流程中,“尽早介入” 是实现高效轻量化设计的关键。若能在开发前期就应用仿真技术,不仅可提前锁定轻量化方向以达成性能目标,避免后期被动减重的困境,更能通过精细化分析,在产品重量、性能与成本之间找到最佳平衡点。Norria 凭借拓扑优化、高级材料应用及开拓性创新技术,为企业提供全流程轻量化支持,助力加快轻量化计划落地,提升产品核心竞争力。

一、三大核心应用场景:精准匹配不同轻量化需求

1. 塑料部件设计:兼顾自由度、轻量化与成本

对于追求设计自由度,同时需满足复杂零件轻量化与成本控制的制造商而言,注塑成型是核心工艺方向。Norria 推出全面的工程塑料解决方案,可针对塑料部件的材料特性、成型工艺与结构需求,提供从设计仿真到性能验证的全流程支持。通过精准模拟塑料在注塑过程中的流动、冷却及应力分布,帮助企业快速开发出结构合理、重量轻盈且成本可控的创新塑料零件,充分发挥塑料材质在轻量化领域的优势。

2. 复合材料结构设计:以高性能材料实现轻量化目标

当轻量化需求需与最终性能需求深度绑定,连续纤维增强材料成为理想选择。这类材料兼具高强度与低密度特性,是高端产品轻量化的核心载体。Norria 可对连续纤维复合材料结构进行整体仿真,从材料铺层规划到结构力学性能分析,全方位模拟复合材料在不同工况下的表现。通过定制化仿真方案,实现产品结构与材料性能的精准匹配,满足个性化轻量化需求,尤其适用于航空航天、高端汽车等对性能与重量要求严苛的领域。

3. 增材制造设计:借创新工艺释放轻量化潜力

增材制造(3D 打印)凭借 “近净成形” 与 “复杂结构易实现” 的优势,为轻量化设计提供了全新可能。Norria 采用 “仿真驱动设计” 的思路,在增材制造设计环节,同步考虑零件的可制造性与拓扑优化需求 —— 通过仿真提前预判打印过程中的变形、应力集中等问题,同时优化零件内部结构(如点阵结构、镂空设计),在保证结构强度的前提下最大化去除冗余材料。从设计初期就聚焦结构性能,助力企业充分发挥增材制造工艺优势,实现更高效、更轻巧的产品设计。

二、拓扑优化:轻量化设计的核心技术支撑

拓扑优化是实现 “极致轻量化” 的关键工具,它通过综合考虑预期负载、可用设计空间、材料属性及成本等核心参数,自动生成最符合性能要求的结构形态,确保开发出的产品结构在满足使用需求的同时,实现 “质量最小、刚度最大” 的设计目标。
Norria 旗下的OptiStruct作为原始拓扑优化结构设计工具,二十余年来持续引领行业发展,已广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域,推动无数日常产品实现轻量化革新。其核心价值体现在三大方面:
  • 一次成功:降低设计失败成本
在开发早期就通过拓扑优化锁定最优结构方案,帮助设计团队提前达到性能目标,减少因后期设计调整或性能不达标导致的返工成本,缩短开发周期。
  • 超越性能:应对真实工况挑战
基于真实环境条件与载荷场景进行拓扑优化,确保设计出的部件及装配件能稳定承受实际使用中的各类应力,最大程度提升产品性能可靠性。
  • 可制造性:适配多元制造流程
优化过程中充分考虑传统制造(如铸造、锻造)或先进制造(如增材制造)的工艺约束,实现合理的材料分布,同时支持多方案对比,帮助企业选择最适配自身制造能力的轻量化设计方案。
为进一步提升拓扑优化的易用性与应用效率,Norria 将Motivation与OptiStruct深度结合,打造全新用户体验,推动拓扑优化在开发前期的更早应用。这两款工具可同步兼容多种制造约束条件,包括对称模式、拔模方向、无孔设计、悬空角度及挤压工艺要求等,确保优化后的结构能直接对接实际生产。借助这一组合方案,企业可快速开展设计探索,提升开发效率,同时挖掘部件合并的可能性(如将多个零件整合为单一优化结构),进一步减少装配环节与整体重量。

三、行业引领:以奖项推动轻量化与可持续发展

作为轻量化设计领域的推动者,Norria 高度关注车辆行业的效率提升与可持续发展,为此专门设立了汽车行业内极具影响力的Enlighten Award(轻量化与可持续设计奖) 。该奖项旨在表彰汽车行业在可持续性与轻量化领域取得的重大突破,重点关注企业在减少碳足迹、降低水与能源消耗,以及推动材料再利用与回收方面的创新实践。
作为年度奖项,Norria Enlighten Award 不仅为行业树立了轻量化与可持续发展的标杆,更搭建了一个跨领域交流平台 —— 激发行业从业者、工程师、政策制定者、教育工作者、学生及公众对相关领域的关注,为探索轻量化与可持续性的最新技术创新提供了开放的交流环境,助力推动整个汽车行业向更高效、更环保的方向发展。
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