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三维设计工具实现独特的轮椅设计

Matsunaga Manufactory Co., Ltd.

Matsunaga Manufactory 利用 Autodesk 软件设计、开发和制造创新型轮椅

Matsunaga Manufactory Co. 成立于 1974 年,该公司无论是在产量还是收入方面,都是日本领先的轮椅制造商之一。该公司使用 Inventor 三维 CAD 软件已长达 15 年之久。最初,该公司的设计师使用二维 CAD 图形。后来,他们使用 3D 打印来进行设计形状的检查,并给说明手册创建零件的 CG 图形。渐渐地,他们扩展为使用三维数据。如今,他们都使用三维 CAD 文件,设计和分析几乎所有的创新型产品。

Matsunaga 尝试的第一个全三维项目令人印象深刻:一个名为 Morph 的全树脂轮椅,这是与各大航空公司共同开发的一款轮椅,旨在帮助旅客更快更轻松地从航站楼转移到飞机上。

挑战:针对特殊用户需求开发创新设计

东京的羽田机场多年来一直为旅客提供轮椅。但对于如何在安检时快速通过金属探测器,他们一直没有找到解决方案。

Matsunaga 开发主管 Tomochi Hibino 表示:“当旅客坐在轮椅上通过检查区域时,探测器会因探测到金属零件发出响声,这就意味着该旅客需要接受全身搜查。我们之所以会启动这一项目,是因为有一家航空公司与我们联系,表示他们想要以经济高效的方式解决这一难题。”

虽然每个人都必须接受安全检查,但是对于行动不便的人来说,即使他们遵守了相关规定,却仍需要承担额外的负担。这不仅会给他们造成不便,还会导致队伍过长,进而给其他旅客带来不便。

Hibino 表示:“如果轮椅能够不触发探测器,那么问题就会迎刃而解。该航空公司希望确保从换登机牌到过安检再到登机的整个流程能够顺畅进行。”

容易想到的解决方案是,使用非金属材料制造轮椅车身,但这带来了许多其他挑战。

“有轮椅使用树脂零件,但无法做到全树脂车身。这是一个非常具有挑战性的设计。从一开始,我们便使用 Inventor 的三维 CAD 设计工具来设计和开发这款产品。”

—Tomochi Hibino, 开发主管, Matsunaga Manufactory

 

根据日本工业标准 (JIS),该材料必须足够坚固以代替钢或铝,这样轮椅才能与其他轮椅一样达到相同的性能和安全标准。经过大量试错分析,Matsunaga 团队决定采用树脂。

另一个挑战是,使用同一个轮椅将旅客从值机柜台送到飞机座位上。这意味着轮椅必须非常狭窄。最终,Matsunaga 团队决定采用以下机制,即根据需要安装和拆卸大轮子,以便让旅客顺利入座。

Hibino 表示:“有轮椅使用树脂零件,但无法做到全树脂车身。这是一个非常具有挑战性的设计。从一开始,我们便使用 Inventor 的三维 CAD 设计工具来设计和开发这款产品。”

Morph 轮椅采用 100% 树脂结构和可拆卸轮子。图片来源:Matsunaga Manufactory。

解决方案:利用 Autodesk 解决方案,工程师能够更高效地开发三维模型

然而,在 Matsunaga 面临开发全树脂轮椅的挑战之前,公司必须向三维设计过渡。

领导 Matsunaga 公司过渡至三维 CAD 的开发部门工程分部 Hirokazu Sobajima 表示:“我们为过渡做了大量准备工作,现在我们取得了很好的结果。”

过去,Matsunaga 使用传统文件夹结构来管理 Inventor 中创建的三维数据。每个文件夹中存储了许多类似的图形,要找到特定文件需要花费大量时间和精力。当进行较小的规格更改时,无法同时更新所有文件,这一点非常不方便。利用 Vault 协作软件,该公司创建了新的数据管理系统,为文件管理、审批和版本跟踪建立了标准规则。

Sobajima 表示:“我们逐一审查了图纸并重建了我们的设计资源,这使得开发新产品变得更加容易。”

其中一款新产品是名为 Max Performance (MP) Custom 的定制轮椅,它影响了 Morph 的设计。MP Custom 是专为喜欢运动的用户设计的运动型轮椅,它将 Inventor 中的三维资源整合到设计模板中。

负责 MP 项目的 Matsunaga 开发部门 Masayuki Hirose 表示:“MP 系列的一个有趣特点是其定制的一体式结构。也就是说,它是根据特定用户的数据进行设计的。”MP Custom 还摒弃了传统轮椅中使用的调节机制,显著减轻了重量。时尚的设计和轻巧的车身使得这款轮椅非常受欢迎,并在 2015 年赢得了优良设计奖。

MP Custom 唯一的问题是,针对每个新订单,专家设计师都需要花费一周的时间重新绘制设计。为了缩短交付时间,Sobajima 和他的团队使用 Inventor 中的三维 CAD 数据创建了一个设计模板。

Sobajima 表示:“设计模板本身决定了规格。我们构建了一个三维模型,以便轻松设计模板。通过与 Otsuka Shokai Co. Ltd 协作,我们大约在三个月内完成了设计。现在,只要输入客户所需的尺寸,就可以在五分钟内完成完整的三维模型。”

“现在,设计模板中嵌入了创建三维模型时所涉及的各种专业知识。任何人都可以绘制出之前只有专家才能处理的产品。影响非常深远。”

—Hirokazu Sobajima, 开发部门工程分部, Matsunaga Manufactory

 

通过在 Inventor 中创建三维设计模板,使更多设计师能够创建复杂的定制轮椅设计。图片来源:Matsunaga Manufactory。

至此,团队可以轻松创建自定义图形,以及用于装配、焊接和加工的施工图,只需单击即可自动生成。按照预期,使用模板驱动方法大大缩短了设计的交付时间。

开发部门工程分部的 Masaaki Takada 表示:“它不仅减轻了设计师的负担,还让我们可以更轻松地与客户一起审查设计,同时提前准好了施工图。最终,我们也能够为客户大大缩短交付时间。”

设计模板的另一个优点是,可以更轻松地共享知识。以前,只有专家才能创建这些设计。

Sobajima 表示:“现在,设计模板中嵌入了创建三维模型时所涉及的各种专业知识。任何人都可以绘制出之前只有专家才能处理的产品。影响非常深远。”

“Inventor 和 Vault 有助于我们精确高效地制作产品。”

—Tomochi Hibino, 开发主管, Matsunaga Manufactory

 

成果:使用 Inventor 简化设计和开发

利用模板驱动的设计,MP Custom 提供了前所未有的尺寸范围和 44 种颜色。此外,凭借先前开发 MP Custom 轮椅的经验,该公司更易于达到 Morph 轮椅的要求。

Sobajima 表示:“借助 Inventor 中的三维 CAD 设计工具,我们多年来积累的轮椅制造技术和专业知识得到了极大的发展。”

经过三年的开发,我们于 2016 年春季推出了完整的 Morph 设计。该全树脂设计在日本引起了极大的关注,并在 2016 年赢得了优良设计金奖。最初咨询我们的航空公司合作伙伴一开始就订购了 64 个轮椅。该设计还荣获了 2018 年德国国家设计奖杰出产品设计奖。

Matsunaga 计划在全国各大机场推广 Morph 轮椅。来自其他航空公司的咨询量稳步增加,随着 2020 年东京夏季奥运会的临近更是如此。该设计还面临许多其他机会,如将患者移入和移出不允许使用磁性材料的 MRI 扫描室。为了实现所有这些目标,Matsunage 正使用 Inventor 完全过渡到三维 CAD 设计。

Hibino 表示:“为所有年龄段的客户提供优质产品是我们的第一要务。因此,我们将继续秉持相同的战略目标,即尽快迎合新兴市场的需求,并将其转化为高质量产品。Inventor 和 Vault 有助于我们精确高效地制作产品。”

无论是在轮椅产量还是销量方面,Matsunaga Manufactory 都是日本领先的轮椅制造商之一。就公司使命而言,总裁兼代表董事 Noriyuki Matsunaga 表示:“目前,我们的重点主要集中在日本国内的发展,但对于全人类来说,‘健康长寿’是大家共同的愿望。我们的技术和专业知识在全世界范围内都会很有用。开展更多的全球化沟通是在不同国家/地区制造和销售产品的关键。随着我们越来越多地使用三维设计产品,我们将成为亚洲数一数二的轮椅制造商。我们的终极目标是,得到全世界的认可。”

总裁兼代表董事 Noriyuki Matsunaga

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要详细了解 Autodesk 软件如何帮助公司在紧张的工期内创建更具创意的设计,请访问 autodesk.com.cn/inventor。

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