应用案例 | 把仿生设计做到骨子里—Inspire在地铁座椅设计中的应用

本文摘要（由AI生成）：

本文探讨了仿生设计在工业设计中的应用及其挑战。通过地铁座椅支撑架设计的实例，展示了solidThinking Inspire如何辅助设计师获取最优结构和美观造型。该解决方案将自然界的生长过程模拟为拓扑优化技术，使得产品设计师和建筑师能够把控复杂受力环境。通过定义受力与约束条件，优化技术生成高效形状，为设计师提供灵感和造型指导。最终设计不仅美观有趣，而且符合结构功能需求，节省材料，提高流程效率。solidThinking Inspire让仿生设计由“心”出发，重新重视其意义。

项目介绍

谈到仿生设计似乎是老生常谈，但是我们可以把仿生设计做到“骨子”里！

仿生设计是不是照葫芦画瓢？在大众的印象中，可能觉得仿生设计就是照搬自然。工业设计发展近百年，仿生设计发展少也有几十年，但我们现在能探索到的就是仿生设计能分为几类，然而我们做仿生设计的条理是什么，方法是什么？虽然有一些结构仿生、功能仿生的经典例子，如机械臂、奔驰盒子鱼车（外形与结构的仿生设计典范）等，但这些能够让我们确信仿生为设计带来实质性价值的设计也屈指可数。通过对地铁座椅支持结构的优化及造型设计为例，表明Inspire能辅助设计人员获取结构最优以及造型美观的产品，让仿生的魅力由内而外散发。

挑战

仿生是不是只有这么些价值？我们能从大自然母亲的教诲中得到的不应该这么少。现在我们对仿生设计仍然做得很表面，其实是一直没有能够让我们深入下去的方法与机会，怎么将仿生与设计很好地结合？怎么让仿生设计看起来不是做表面功夫？

“solidThinking Inspire是利用了工程上“拓扑优化”的技术，模拟了自然界中生物生长的过程，最终获得材料最省的最佳承力结构。它的操作简单易懂，令产品设计师和建筑师都有能力把控复杂的受力环境，探索由自然创建的无限造型。”

齐文溥，

西南交通大学艺术与传播学院

选自Altair用户论文集

解决方案

通过地铁座椅支撑架设计的实例，来看看Inspire如何应用到设计中。最初，设计师通过创建物体外观边界的3D实体模型来推敲造型。这个边界所包含的体积被看成为一个设计空间。所有由Inspire创造的形态都将包含在这个设计空间之中。这个地铁座椅的支撑架将在设计师最初设定黄色的块体范围内进行细化。

在Inspire中，将会要求定义物体在环境中所承受的受力及约束条件，对于不同的设计需求可以制定不同的环境，以期得到不同的解决方案的可能性。在本案例中，我们在座椅的实际受力位置添加支撑力，在椅面位置添加所受压力。还有，为整个座椅添加对称约束。在定义了所有环境之后，用户可以运行Inspire中的优化技术来生成高效的形状，最终的形状十分符合受力需求。同时，还能带给设计师更多的灵感与造型的可能性指导。

                       施加各种力与约束

                        优化生成形状

之后设计师便可根据这些结果按照自己的意愿进行自由地诠释利用solidThinking Evolve中强大的曲面建模能力进行理想形态的构建，其结果也较传统地铁座椅支撑架设计更加令人满意。

                            激发创意     

                               最终设计

结论

通过使用solidThinking Inspire可以让自然为我们工作，让我们的仿生设计美观有趣、别具一格。更重要的是这个结果很好的适用其预期的结构功能，并节省了更多不必要的材料应用。而好的结构被下游工程根本改变的可能性很小，节省了设计师与后续工程环节的不断沟通，提高了整个流程的工作效率。

solidThinking Inspire让我们倍感欣慰，它让我们有能力重新重视仿生设计的意义，特别是仿生设计中结构与功能设计部分，让仿生设计由“心”出发。