利用SOLIDWORKS 有限元分析工具令重病護(hù)理設(shè)備的設(shè)計(jì)時(shí)間減半

寂靜天花板

Dräger 于 1889 成立于德國北部的呂貝克,，作為一個(gè)家族經(jīng)營的企業(yè)已經(jīng)歷經(jīng)第五代，在中國設(shè)有醫(yī)療和工業(yè)安全兩個(gè)不同領(lǐng)域的子公司。它是麻醉與重病護(hù)理設(shè)備的世界領(lǐng)先廠商,，在設(shè)計(jì)和制造如此至關(guān)重要的產(chǎn)品時(shí),，設(shè)計(jì)工程師始終都要面臨的挑戰(zhàn)是他們的產(chǎn)品必須滿足熱力,、強(qiáng)度和流體等各方面的嚴(yán)格規(guī)范,。這在 Dräger 顯得尤為重要,，因?yàn)榇祟愂д`可能會對患者的安全和護(hù)理帶來負(fù)面影響。通過實(shí)際原型對新產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)和測試的方法盡管有效,，卻成本不菲,，而且很耗時(shí)間,。為了實(shí)現(xiàn)將產(chǎn)品開發(fā)周期縮短 50% 的目標(biāo),，Dräger Medical 使用SOLIDWORKS® Simulation 和 SOLIDWORKS Flow Simulation 分析其設(shè)計(jì)并減少需要建立的實(shí)際原型數(shù)量。

“當(dāng)我們發(fā)現(xiàn) SOLIDWORKS Simulation 可以大大節(jié)省時(shí)間和成本后,，很快便決定在 Dräger部署 SOLIDWORKS Simulation,。”開發(fā)工程師 Karsten Hoffman 說,。這一轉(zhuǎn)變發(fā)生在設(shè)計(jì)用于麻醉設(shè)備的新型輸氧系統(tǒng)（以便為神智不清的患者供應(yīng)氧氣和麻醉劑）的過程中,。該系統(tǒng)將呼出的二氧化碳吸入石灰中并重新生成富含氧氣的氣體回流給患者。出于成本和質(zhì)量的考慮,，公司決定不再使用鋁來制造輸氧系統(tǒng),，而是改用塑料。然而,，由于采用新型塑料材料和肘板式閉鎖器（用于將封蓋壓在密封唇上）,，頂蓋的彎曲程度會比鋁設(shè)計(jì)中的更大，可能導(dǎo)致密封口斷裂,。Hoffman 雇用了外包公司執(zhí)行有關(guān)此問題的 FEM（有限元方法）計(jì)算,，結(jié)果表明確實(shí)需要修改該設(shè)計(jì)。幾次迭代下來,，整個(gè)計(jì)算任務(wù)（包括重新設(shè)計(jì)）耗時(shí)三個(gè)月,，耗資26000 美元,。在進(jìn)行下一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，Hoffmann 和他的團(tuán)隊(duì)使用 SOLIDWORKS Simulation進(jìn)行了相同的計(jì)算,。這次,，只用了兩個(gè)下午就算出正確的結(jié)果。
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SOLIDWORKS Simulation 的熱分析功能意味著它是幫助解決新設(shè)計(jì)中其他問題的理想工具,�,；颊吆舫龅乃�蒸氣會在輸氧系統(tǒng)的壁上冷凝，這會導(dǎo)致醫(yī)師無法看到閥片,，甚至?xí)�限制設(shè)備的正常運(yùn)行,。要防止這種冷凝，Dräger 設(shè)計(jì)師需要為輸氧系統(tǒng)提供加熱裝置,。以前的鋁制系統(tǒng)外面有一個(gè)熱接觸片,，但新設(shè)備中，在閥片的另一端無法保持40 度的理想溫度,。
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利用 SOLIDWORKS,，Dräger 對重新設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品的測試時(shí)間平均縮短了 50%。在使用 SOLIDWORKS之前,，為驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù),，典型的設(shè)計(jì)過程都需要開發(fā) 8 個(gè)實(shí)際原型并將數(shù)十個(gè)有限元分析 (FEA) 計(jì)算任務(wù)外包出去。現(xiàn)在,，Dräger 每個(gè)項(xiàng)目平均只需兩個(gè)原型,。雖然時(shí)間是 Dräger 關(guān)注的主要因素，但 SOLIDWORKS 不僅可以節(jié)省時(shí)間,，還可壓縮測試成本,。事實(shí)上，利用 SOLIDWORKS 產(chǎn)品,，該公司自行完成了對麻醉設(shè)備的第一輪主要測試和重新設(shè)計(jì),。在設(shè)計(jì)過程的早期，SOLIDWORKS Flow Simulation 發(fā)現(xiàn)了一個(gè)工程師在昂貴的實(shí)際原型出來之前難以發(fā)現(xiàn)的瑕疵,，每個(gè)原型節(jié)省了 1600 美元,。

流體捉摸不定甚至讓最有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師也感到困惑不解，因此,，對 Dräger 來說,，對該設(shè)計(jì)過程此類特性的模擬能力非常重要。據(jù) Hoffman 說：“我們曾經(jīng)嘗試分析改變輸氧系統(tǒng)流入氣流的位置所產(chǎn)生的影響,。獲得上述分析的正確結(jié)果非常重要,，因?yàn)樗鼪Q定了能否確保患者吸入足夠的氣體,。當(dāng)我們在新設(shè)計(jì)中對氣流進(jìn)行分析時(shí),，SOLIDWORKS Flow Simulation 計(jì)算出的結(jié)果是 60 升氣體僅造成 0.2 毫巴的壓降,，我曾打賭說這個(gè)結(jié)果不可能正確，因?yàn)檫@個(gè)氣壓作用于圓錐形電阻器上,。我認(rèn)為應(yīng)該有 2 毫巴的壓降,，但當(dāng)我們構(gòu)建了一套原型之后，卻印證了軟件的計(jì)算結(jié)果是正確的,�,！盨OLIDWORKS 軟件、SOLIDWORKS Simulation 和 SOLIDWORKS Flow Simulation 之間的單窗口集成還可以使工程師快速演算突破常規(guī)的思路,。此外,，集成的方法也避免了互操作問題，因?yàn)椴辉傩枰�進(jìn)行任何轉(zhuǎn)換,。最后,，獨(dú)立的專家系統(tǒng)（例如傳統(tǒng)的計(jì)算流體動力學(xué)系統(tǒng) (CFD)）的操作和使用則需要花費(fèi)更多的時(shí)間。利用 SOLIDWORKS Simulation 和 SOLIDWORKS Flow Simulation 同樣可以幫助 Hoffman 和他的團(tuán)隊(duì)滿足新產(chǎn)品的開發(fā)目標(biāo),；毫無疑問,，它們也可為公司節(jié)省大量的資金。更重要的或許是這些系統(tǒng)對 Dräger Medical 的質(zhì)量和高度安全性貢獻(xiàn)很大,。
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沈志剛

沒人回復(fù),，我來暖暖貼。有限元,，,，，教程我是下載好了,。但是沒看呢,、現(xiàn)在

無敵老大