Drager Medical——利用SOLIDWORKS 令重病護理設備的設計時間減半

寂靜天花板

Dräger 是麻醉與重病護理設備的世界領先廠商。在設計和制造如此至關重要的產品時，設計工程師始終都要面臨的挑戰是他們的產品必須滿足熱力、強度和流體等各方面的 嚴格規范。這在 Dräger 顯得尤為重要，因為此類失誤可能會對患者的安全和護理帶來負面影響。通過實際原型對新產品設計進行試驗和測試的方法盡管有效，卻成本不菲，而且很耗時間。 為了實現將產品開發周期縮短 50% 的目標，Dräger Medical 使用SOLIDWORKS® Simulation 和 SOLIDWORKS Flow Simulation 分析其設計并減少需要建立的實際原型數量。

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“當我們發現 SOLIDWORKS Simulation 可以大大節省時間和成本后，很快便決定在 Dräger部署 SOLIDWORKS Simulation。”開發工程師 Karsten Hoffman 說。這一轉變發生在設計用于麻醉設備的新型輸氧系統（以便為神智不清的患者供應氧氣和麻醉劑）的過程中。該系統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。出于成本和質量的考慮，公司決定不再使用鋁來制造輸氧系統，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計中的更大，可能導致密封口斷裂。Hoffman 雇用了外包公司執行有關此問題的 FEM（有限元方法）計算，結果表明確實需要修改該設計。幾次迭代下來，整個計算任務（包括重新設計）耗時三個月，耗資26000 美元。在進行下一個項目時，Hoffmann 和他的團隊使用 SOLIDWORKS Simulation進行了相同的計算。這次，只用了兩個下午就算出正確的結果。

: [/ M, A% `: y% V/ `* b2 k5 V& o熱點問題

SOLIDWORKS Simulation 的溫度分析功能意味著它是幫助解決新設計中其他問題的理想工具。患者呼出的水蒸氣會在輸氧系統的壁上冷凝，這會導致醫師無法看到閥片，甚至會限制設備的正 常運行。要防止這種冷凝，Dräger 設計師需要為輸氧系統提供加熱裝置。以前的鋁制系統外面有一個熱接觸片，但新設備中，在閥片的另一端無法保持40 度的理想溫度。
新的測試快速而準確
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利用 SOLIDWORKS，Dräger 對重新設計的新產品的測試時間平均縮短了 50%。在使用 SOLIDWORKS之前，為驗證設計參數，典型的設計過程都需要開發 8 個實際原型并將數十個有限元分析 (FEA) 計算任務外包出去。現在，Dräger 每個項目平均只需兩個原型。雖然時間是 Dräger 關注的主要因素，但 SOLIDWORKS 不僅可以節省時間，還可壓縮測試成本。事實上，利用 SOLIDWORKS 產品，該公司自行完成了對麻醉設備的第一輪主要測試和重新設計。在設計過程的早期，SOLIDWORKS Flow Simulation 發現了一個工程師在昂貴的實際原型出來之前難以發現的瑕疵，每個原型節省了 1600 美元。
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一站式商店
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( ]( V) i5 o" r+ Z; Q9 g0 z4 R流體捉摸不定甚至讓最有經驗的設計工程師也感到困惑不解，因此，對 Dräger 來說，對該設計過程此類特性的模擬能力非常重要。據 Hoffman 說：“我們曾經嘗試分析改變輸氧系統流入氣流的位置所產生的影響。獲得上述分析的正確結果非常重要，因為它決定了能否確保患者吸入足夠的氣體。當我們在新 設計中對氣流進行分析時，SOLIDWORKS Flow Simulation 計算出的結果是 60 升氣體僅造成 0.2 毫巴的壓降，我曾打賭說這個結果不可能正確，因為這個氣壓作用于圓錐形電阻器上。我認為應該有 2 毫巴的壓降，但當我們構建了一套原型之后，卻印證了軟件的計算結果是正確的。”SOLIDWORKS 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的思路。此外，集成的方法也避免了互操作問題，因為不再需要進行任何轉換。最后，獨立的專家系統（例如傳 統的計算流體動力學系統 (CFD)）的操作和使用則需要花費更多的時間。利用 SOLIDWORKS Simulation 和 SOLIDWORKS Flow Simulation 同樣可以幫助 Hoffman 和他的團隊滿足新產品的開發目標；毫無疑問，它們也可為公司節省大量的資金。更重要的或許是這些系統對 Dräger Medical 的質量和高度安全性貢獻很大。