阿尔斯通是综合铁路系统领域的全球领导者，面临着优化现有部件设计的挑战，以通过铸造或增材制造技术进行制造。受影响的部件是阿尔斯通 Metropolis 装置中用于支持防滚系统的火车转向架部件。人们发现该零件的初始设计对于其所承受的工作负载而言过于坚固，而且安全系数也有点太高了。阿尔斯通工程师的任务是改进现有铸件的设计，特别是优化其金属增材制造的生产。面临的挑战是改进整体设计，同时优化材料使用，并探索增材制造的新生产方案。

国家复合材料中心 (NCC) 是一家英国非营利机构，其任务是使用复合材料开发先进技术演示器 Sit-ski。 Sit-ski 是一种供下肢受限人士在山坡上进行运动的设备，其设计需要能够展示中心的能力，同时还能提高滑雪者的表现。面临的挑战是了解现有坐式滑雪板的性能，建立悬架行为的运动学模型，并设计一个更轻、更高效的系统。设计过程需要考虑在架构/系统级别使用复合结构，以及产品开发过程中成本和可制造性的重要性。

国际汽车技术中心 (ICAT) 隶属于国家汽车测试和研究基础设施项目 (NATRIP) 实施协会 (NATIS)，是印度北部领先的汽车测试和研发中心。 ICAT 的使命是整合先进的汽车技术，支持行业开发新型车辆的零部件，并开发尖端的技术专业知识，以扩展无可挑剔的汽车服务范围。然而，该团队在实现这一使命的过程中面临着重大挑战。此前，他们对汽车产品进行了物理测试，如果产品未通过测试，这种方法可能会损失时间和金钱。此外，团队必须执行复杂的计算来解决问题并得出准确的产品设计。这些问题给团队带来了艰巨的挑战，并且常常变成耗时的任务。为了将 ICAT 发展成为汽车行业零部件开发的卓越中心，该团队需要高效且经过验证的 CAE 软件工具，使他们能够找到针对实际问题的适当且快速的解决方案。

瑞尔森大学的国际超级高铁团队 (RIHT) 面临着为超级高铁吊舱设计可展开轮子子系统（类似于飞机起落架）的挑战，该子系统可以轻松地以 100 英里/小时以下的速度移动。由 SpaceX 的埃隆·马斯克发起的超级高铁设计竞赛就是提出这一挑战的平台。由瑞尔森大学硕士生 Graeme Klim 领导的 RIHT 决定重点研究类似于飞机起落架的低速紧急子系统，他们将其命名为“超级高铁可展开轮系统”。该团队必须将他们的设计理念提交给比赛的第一轮淘汰赛，该比赛有数千个参赛作品。在淘汰赛中获胜后，该团队受邀参加 2016 年 1 月的超级高铁设计周末，并因其车轮系统赢得了子系统创新奖。

德国汽车技术领导者戴姆勒在优化多层挡风玻璃中 FM、DAB、RKE 和电视天线的布局方面面临着挑战。由于美观性增强和天线表面积增加，将天线集成到挡风玻璃中已变得流行，从而可以改善接收效果。然而，此类天线的设计很复杂，需要能够分析薄层电介质、细嵌入式电线和周围车身之间的电磁相互作用。车身构成 FM、DAB-RKE 和电视天线频率范围内的天线的一部分，因此需要针对每种汽车系列和变型对玻璃天线进行调整或重新设计。不同的玻璃类型和配置可以改变多端口天线的阻抗。此外，不同的车辆类型需要不同的天线概念。

Ankers 是一家为汽车原始设备制造商和一级供应商提供仿真、设计和开发服务的公司，面临着确定制动盘和制动片的热影响对车辆制动距离的挑战。车辆减速时制动器产生的摩擦热会对制动系统产生各种负面影响，包括制动盘热裂纹、过早磨损或制动失效，以及由于高温下摩擦系数变化而导致制动距离增加。目标是通过理解和减轻这些影响来优化系统行为。面临的挑战是通过联合仿真表明在考虑热效应时仿真结果会更加准确，并向现有和未来的汽车客户展示公司的联合仿真能力。

Wilson Sporting Goods Co. 是一家领先的高性能运动器材制造商，面临着为高尔夫球杆设计电视节目“Driver vs. Driver”中的参赛者提供支持的挑战。该展会旨在鼓励高尔夫行业的创新，让有抱负的高尔夫球杆设计师竞相开发获胜的设计，最终将成为威尔逊的下一个发球杆。我们面临的挑战是为参赛者提供必要的工具和专业知识，将他们的设计变为现实，同时确保设计在技术上合理，并在外观、感觉和性能方面满足消费者的高期望。体育行业的竞争日益激烈，以及对更快、更轻、更强的设备的需求不断增长，增加了挑战的复杂性。

PaceControls 是 HVACR 行业物联网解决方案的领先技术开发商和制造商，在控制 HVACR 设备方面面临着重大挑战。 HVACR 系统有各种配置和尺寸，范围从单压缩机/单风扇到多压缩机/多风扇单元。 PaceControls 开发的技术必须足够灵活，能够适应 10 种主要的 HVACR 配置，每种配置都有 200 多种单独的要求。挑战包括管理需求和算法复杂性、易于安装和使用、准确估计节省费用等等。该技术还需要支持 Wi-Fi、ZigBee 和 4G LTE 通信以及无线 (OTA) 固件更新功能。

瑞典国家电动汽车公司 (NEVS) 是一家电动汽车和技术开发商，在准确模拟和消除电动乘用车内部的吱吱声和嘎嘎声方面面临着挑战。这些噪音是当两个部件接触或相对移动时产生的，可能会导致车辆乘员产生质量差的感觉。事实证明，构建原型、测试材料相互作用以及纠正出现的问题的传统过程既漫长又昂贵。该公司渴望更好地了解和预测这些现象，以减少车内噪音并提高乘坐质量。然而，内部模拟团队尚未使用模拟策略来预测和解决吱吱声和嘎嘎声问题。

墨西哥莫雷洛斯州自治大学 (UAEM) 面临着为电视和汽车应用设计低成本、轻型天线的挑战。目标是让大众，特别是发展中国家的大众更能负担得起现代通信，包括电视和 GPS。在电视接收方面，这一挑战尤为重要，因为将信号成功传输到偏远地区（尤其是室内）往往会出现问题。传统的解决方案是八木阵列天线，它向电视塔提供定向波束，但 UAEM 的团队寻求开发一种更小、更轻且信号稳定性更高的天线。

Woodland/Alloy Casting, Inc. 是一家提供全方位服务的铝铸件供应商，在将船用排气外壳部件从消失模铸造转变为砂型铸造时面临着重大挑战。这种转变需要更新浇注系统以保持零件的完整性。该公司的目标是生产良好的铸件，同时将内浇口和冒口保持在最低限度，从而降低产量并减少拆除索具所需的时间。面临的挑战是设计一种新的浇注系统，该系统可以从底部法兰供给铸件并将金属推到铸件的顶部。测试新浇注系统的传统方法会涉及大量昂贵且耗时的测试，需要大量模具来确定新浇注系统的结果。

CalsonicKansei North America (CKNA) 是全球汽车零部件制造商 CalsonicKansei Corporation 的一部分，总部位于日本，该公司面临着汽车内饰吱吱声 (S&R) 的挑战。这个问题影响了他们的产品质量和客户满意度。尽管在现代计算机辅助工程 (CAE) 技术方面经验丰富，但 CKNA 尚未充分探索在物理硬件生产之前使用仿真技术研究 S&R 问题的潜力。吱吱声和嘎嘎声是当组件的两个零件由于特定的激励负载而相对运动时发生的两种现象。对 S&R 方法知识的缺乏阻碍了早期问题检测，导致产品完成效率低下和潜在的保修索赔。

来自慕尼黑工业大学的 TUfast Eco 团队由来自不同研究领域的约 30 名学生组成，其任务是设计、开发和制造节能车辆，以参加各种节能竞赛，包括壳牌生态马拉松。面临的挑战是每年制造一辆全新的车辆，不允许使用前一年车辆的任何部件。这是为了确保将前几年的技术专长和开发方法传递给新团队。开发节能车辆最重要的方面之一是减少车辆的质量。因此，团队成员不断寻找减轻重量的潜力，特别是在设计悬架和底盘时。

APEL Extrusions Limited 是一家专门从事铝挤压和精加工的全方位服务挤压制造商，在测试模具挤压性能同时限制时间和成本方面面临着重大挑战。该公司在加拿大和美国都有业务，为住宅和商业建筑、暖通空调系统、休闲车和消费品等各种应用提供铝型材。铝挤压行业对平轧和挤压铝产品的需求不断增加，主要来自运输行业。这一趋势预计将持续到 2020 年，这给 APEL 等公司带来了压力，要求它们适应客户需求，同时保持满足极其严格公差的高质量解决方案。 APEL 提供高质量产品过程中的一个关键步骤是在实际挤出过程开始之前进行的测试阶段。

GE Power 是能源技术、解决方案和服务领域的全球领导者，面临着保持对其燃气涡轮发动机中冷却和泄漏空气流动的精确了解的挑战。这种精度对于实现低氮氧化物排放和创造燃气轮机联合循环效率世界纪录至关重要。内部发动机组件及其在从冷启动到关闭的各种操作过程中的相互作用非常复杂，需要复杂的工具。该公司需要一种解决方案，能够将旋转部件和固定部件之间的间隙管理到几根头发丝的宽度，了解发动机的瞬态热响应，并跟踪冷却和泄漏空气对燃气轮机效率和排放的影响。

GE航空集团的系统业务部门负责设计和生产对喷气发动机和机身之间的接口至关重要的系统，其任务是为新飞机提供备用发电机（BUG）。该发电机用于在其他系统发生多次故障时提供电力。 BUG 必须安装在新设计的发动机上以接收机械动力，但保持独立于发动机以确保功能。它有自己的油网络、泵和油底壳，为发电机中的电磁部件和轴承提供润滑和冷却。润滑系统依靠重力排放将油从轴承腔返回到油泵所在的机载油底壳。该团队需要确保排水管的尺寸足够大，以允许最坏情况下的油流通过，这样油就不会积聚并导致轴承内产生过多的热量或任何其他不良影响。由于规模和计划时间的限制，需要一种分析方法来确定当前排水通道网络的能力和所需的最小规模。

飞利浦是一家领先的健康技术公司，面临着快速高效地可视化新产品概念的挑战。目标是与设计同事和工程部门协作，分享反馈，了解挑战，并最终概念化最终产品。该公司需要一种可供团队所有成员使用的工具来保持一致性，促进与设计同行和工程人员的轻松文件传输/移交，并提高团队的整体速度和效率。现有工具无法满足这些要求，因此需要寻找新的软件解决方案。

LEIBER Group 是一家专门从事轻质金属部件设计和生产的公司，在重新设计商用车悬架梁时面临着挑战。原始部件由铸铁制成，但客户需要更轻但同样坚固的部件。这一挑战是在汽车行业相互矛盾的需求背景下提出的：车辆需要更轻以减少燃料消耗和二氧化碳排放，但它们也需要安全、可靠且价格具有竞争力。多年来，减轻重量并不是主要的开发目标，由于新系统提高了安全性、舒适性和驾驶体验，导致车辆变得更重。该行业现在正在寻求新的方法和方法来实现最佳的轻量化结构。

Triton Bikes 是一家位于俄罗斯莫斯科的定制钛自行车和独轮车车架生产商，面临着提高性能、减轻重量和简化定制自行车后叉的制造的挑战。后叉是自行车钛合金车架的一部分，连接后下叉和中轴，最初是采用复杂、耗时且浪费的工艺制造的。该零件由钛块数控铣削而成，分为两部分，其中一些材料从内部铣削出来以减轻重量。然后将两半焊接在一起。 Triton Bikes 希望重新设计该部件，使其能够承受 130 公斤的负载，减轻其重量，增加其强度，简化生产技术并降低成本。

竞技比赛，尤其是电动方程式赛车的全电动赛事，对车手技术和工程创新的要求都达到最高水平。然而，该领域的法规非常严格，所有车辆的电池都已标准化。这使得团队的定制和性能增强领域有限。领先的电动方程式团队认识到这些限制，寻求开发汽车的动态模型，以找到优化系统以获得最佳性能的新方法。该团队的目标是针对不同赛道、天气条件和进站情况制定定制的赛车策略，确保电池电量的最佳利用。他们还希望结合实时模拟，以便在比赛期间变量发生变化时向团队更新信息，如果没有系统级建模工具，这一功能通常无法实现。

汽车行业始终面临着创新和满足更高性能标准而不延迟上市时间的压力。这一挑战在中欧汽车技术 (CEVT) 中尤为明显，其中将新技术集成到乘用车中是一个重点。该公司正在开发新技术，以确保现代车辆设计中各种系统的成功集成。现代汽车设计可用的先进技术之一是系统级建模，它使用专门的软件对整个系统的交互进行建模。然而，挑战在于创建一个强大的测试和仿真平台，可以在设计过程的早期阶段验证新汽车技术的功能。

Harita Seating 是印度领先的座椅系统制造商，在所有商用车座椅、公交车乘客座椅以及拖拉机和越野座椅的认证测试、法规和碰撞分析方面面临着挑战。该公司正在寻找一种解决方案，可以帮助他们减少总交货时间，提高组件和工具的质量，并消除或减少迭代返工。该公司还在寻求一种解决方案，能够提供有关产品性能的新见解并提供多种设计选项。我们面临的挑战是找到一种能够满足所有这些要求而不消耗任何额外许可证的解决方案。

该案例研究围绕探索在建筑项目中结合拓扑优化和增材制造的潜在好处。虽然这种组合在汽车或航空航天等行业很常见，但很少用于建筑领域。我们面临的挑战是调查这种共生关系对于建筑项目的潜力。代尔夫特大学建筑系学生Bayu Prayudhi接受了这一挑战，重新设计了一个现有的建筑项目——阿塞拜疆巴库国际机场的室外顶篷，最初由ARUP设计。目标是在设计过程中预先进行拓扑优化，并使设计适应 3D 打印。该挑战还涉及处理成本、交货时间和技术限制等边界条件，同时努力将功能、形状和创新结合起来。

Dynamic Systems Analysis Ltd. (DSA) 近十年来一直致力于为海洋可再生能源行业提供软件解决方案。他们的 ProteusDS 和 ShipMo3D 仿真软件测试在海洋条件下运行的船舶和设备的虚拟原型。这些虚拟原型对于潮汐能行业至关重要，因为它们有助于回答与工程设计、规划、培训、运营和安全相关的问题。了解洋流、风和波浪的动态影响可以显着降低海洋环境中船舶运动和设备负载的风险和不确定性，从而实现更安全的设计并降低风险和项目成本。然而，潮汐行业面临的最大技术障碍之一是在米纳斯通道等具有挑战性的地点安装和维护涡轮机和电缆。传统上，海上试验和经验只能指导海上作业，但在极端潮汐环境下工作存在许多未知因素和很少的经验。

Thesan是一家专门从事光伏电站安装结构设计、制造和分销的意大利公司，面临着优化功率为5兆瓦的中型光伏场安装结构的挑战。该场地由 1700 个阵列组成，每个阵列安装在两根杆子上，每个单独组装的结构重约 60 公斤。场地上安装的结构总重量为204吨钢材，材料成本约为17万欧元。每个结构仅减重 5 公斤，即可显着节省材料和成本。该结构由两个主要部分组成：钢制打入桩和铝椽，而成本较高的铝制部件的重量减轻至关重要。节省成本的另一个重要因素是交通，因为光伏发电场通常建在基础设施薄弱的偏远地区。更轻的结构不仅意味着生产中的材料成本更低，而且还意味着运输工作量和成本更低。然而，新的重量较轻的结构仍然必须能够承受风或雪等自然原因产生的所有载荷以及结构的恒载，确保完美的质量、一致的稳定性和结构所需的刚度。

Mubea 是一家领先的汽车供应商，以其为大型汽车原始设备制造商 (OEM) 提供的创新轻量化项目而闻名。该公司率先推出了定制轧制毛坯（TRB）生产工艺，这是一种用于大批量生产的新型工艺。 TRB 允许工程师定制毛坯，使某些板材厚度精确地定位在需要的位置，从而生产出更具成本效益、重量更轻的部件。然而，公司在提高设计优化和创新能力方面面临挑战。 Mubea 主要使用 RADIOSS，这是 HyperWorks 套件中的一种结构分析求解器，用于解决动态载荷下的高度非线性问题。该公司希望扩大其当前的软件合同，并在其高性能计算 (HPC) 基础设施中添加新的集群，以支持其设计应用程序的当前和新用户。

Mubea 是汽车轻量化零部件的全球供应商，也是定制轧制毛坯 (TRB) 的唯一供应商，TRB 是一种冷轧工艺，可定制板材厚度以满足汽车白车身 (BIW) 结构的需求。该公司通过识别车辆的轻量化潜力、设计适当的定制轧制零件以及利用自己的 CAE 资源对整车模型进行全面的轻量化研究来为客户提供支持。然而，拼焊板的设计优化通常基于显式动态模拟，也称为碰撞模拟。由于这些碰撞模型尺寸较大，单次模拟运行需要 1 到 12 小时。探索不同的设计概念会导致各种模拟运行和潜在的优化，但由于运行时间较长，这变得令人望而却步，并且很容易超出项目分配的时间范围，从而减少创新。

中国领先的汽车品牌长安汽车正在努力解决耗时且容易出错的预处理和设置车辆部件（特别是扭梁）的过程。模型需要尽可能接近现实以获得准确的结果，这使得该过程极其耗费人力。这在开发过程中造成了重大瓶颈，使长安汽车越来越难以按时完成项目。我们面临的挑战是找到一种可以简化此流程、减少错误并提高效率的解决方案。

面临的挑战是使用增材制造或 3D 打印来制造轻质、高性能的产品。航空航天工业一直是该领域的先驱，汽车工业等其他行业也在效仿。目标是利用增材制造的优势，例如减轻重量和创建复杂几何形状的能力，来创造创新产品。该产品是空客 APWorks Light Rider，世界上第一款 3D 打印摩托车原型。轻骑士复杂的分支中空结构无法通过焊接或铣削等传统制造方法来实现。面临的挑战是使用拓扑优化和空中客车公司内部开发的新材料来创建这种创新设计。

随着公司的发展和需求的增加，Arkal Automotive 的模拟部门面临着重大挑战。关键需求是减少预处理时间，这已成为其运营的瓶颈。有趣的是，该问题与 CPU 时间无关，而主要与模型准备阶段有关。该公司一直在努力简化和加速模型的创建，这减慢了他们的整体工作流程并影响了他们的生产力。