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3D設計工具實現獨特的輪椅設計

Matsunaga Manufactory Co., Ltd.

Matsunaga Manufactory 利用 Autodesk 軟體設計、開發和製造創新型輪椅

Matsunaga Manufactory Co. 成立於 1974 年,該公司無論是在產量還是收入方面,都是日本領先的輪椅製造商之一。該公司使用 Inventor 3D CAD 軟體已長達 15 年之久。最初,該公司的設計師使用2D CAD 圖形。後來,他們使用 3D 列印來進行設計形狀的檢查,並提供說明手冊創建零件的 CG 圖形。漸漸地,他們擴展為使用3D資料。如今,他們都使用3D CAD 檔,設計和分析幾乎所有的創新型產品。

Matsunaga 嘗試的第一個全3D項目令人印象深刻:一個名為 Morph 的全樹脂輪椅,這是與各大航空公司共同開發的一款輪椅,旨在幫助旅客更快更輕鬆地從航站樓轉移到飛機上。

挑戰:針對特殊用戶需求開發創新設計

東京的羽田機場多年來一直為旅客提供輪椅。但對於如何在安檢時快速通過金屬探測器,他們一直沒有找到解決方案。

Matsunaga 開發主管 Tomochi Hibino 表示:“當旅客坐在輪椅上通過檢查區域時,探測器會因探測到金屬零件發出響聲,這就意味著該旅客需要接受全身搜查。我們之所以會啟動這一項目,是因為有一家航空公司與我們聯繫,表示他們想要以經濟高效的方式解決這一難題。”

雖然每個人都必須接受安全檢查,但是對於行動不便的人來說,即使他們遵守了相關規定,卻仍需要承擔額外的負擔。這不僅會給他們造成不便,還會導致隊伍過長,進而給其他旅客帶來不便。

Hibino 表示:“如果輪椅能夠不觸發探測器,那麼問題就會迎刃而解。該航空公司希望確保從換登機牌到過安檢再到登機的整個流程能夠順暢進行。”

容易想到的解決方案是,使用非金屬材料製造輪椅車身,但這帶來了許多其他挑戰。

“有輪椅使用樹脂零件,但無法做到全樹脂車身。這是一個非常具有挑戰性的設計。從一開始,我們便使用 Inventor 的3D CAD 設計工具來設計和開發這款產品。”

—Tomochi Hibino, 开发主管, Matsunaga Manufactory

 

根據日本工業標準 (JIS),該材料必須足夠堅固以代替鋼或鋁,這樣輪椅才能與其他輪椅一樣達到相同的性能和安全標準。經過大量試錯分析,Matsunaga 團隊決定採用樹脂。

另一個挑戰是,使用同一個輪椅將旅客從值機櫃檯送到飛機座位上。這意味著輪椅必須非常狹窄。最終,Matsunaga 團隊決定採用以下機制,即根據需要安裝和拆卸大輪子,以便讓旅客順利入座。

Hibino 表示:“有輪椅使用樹脂零件,但無法做到全樹脂車身。這是一個非常具有挑戰性的設計。從一開始,我們便使用 Inventor 的 3D CAD 設計工具來設計和開發這款產品。”

Morph 輪椅採用 100% 樹脂結構和可拆卸輪子。圖片來源:Matsunaga Manufactory。

解決方案:利用 Autodesk 解決方案,工程師能夠更高效地開 3D 模型

然而,在 Matsunaga 面臨開發全樹脂輪椅的挑戰之前,公司必須向3D設計過渡。

領導 Matsunaga 公司過渡至3D CAD 的開發部門工程分部 Hirokazu Sobajima 表示:“我們為過渡做了大量準備工作,現在我們取得了很好的結果。”

過去,Matsunaga 使用傳統資料夾結構來管理 Inventor 中創建的3D資料。每個資料夾中存儲了許多類似的圖形,要找到特定檔需要花費大量時間和精力。當進行較小的規格更改時,無法同時更新所有檔,這一點非常不方便。利用 Vault協作軟體,該公司創建了新的資料管理系統,為檔管理、審批和版本跟蹤建立了標準規則。

Sobajima 表示:“我們逐一審查了圖紙並重建了我們的設計資源,這使得開發新產品變得更加容易。”

其中一款新產品是名為 Max Performance (MP) Custom 的定制輪椅,它影響了 Morph 的設計。MP Custom 是專為喜歡運動的用戶設計的運動型輪椅,它將 Inventor 中的3D資源整合到設計範本中。

負責 MP 專案的 Matsunaga 開發部門 Masayuki Hirose 表示:“MP 系列的一個有趣特點是其定制的一體式結構。也就是說,它是根據特定使用者的資料進行設計的。”MP Custom 還摒棄了傳統輪椅中使用的調節機制,顯著減輕了重量。時尚的設計和輕巧的車身使得這款輪椅非常受歡迎,並在 2015 年贏得了優良設計獎。

MP Custom 唯一的問題是,針對每個新訂單,專家設計師都需要花費一周的時間重新繪製設計。為了縮短交付時間,Sobajima 和他的團隊使用 Inventor 中的3D CAD 資料創建了一個設計範本。

Sobajima 表示:“設計範本本身決定了規格。我們構建了一個3D模型,以便輕鬆設計範本。通過與 Otsuka Shokai Co. Ltd 協作,我們大約在三個月內完成了設計。現在,只要輸入客戶所需的尺寸,就可以在五分鐘內完成完整的3D模型。”

“現在,設計範本中嵌入了創建3D模型時所涉及的各種專業知識。任何人都可以繪製出之前只有專家才能處理的產品。影響非常深遠。”

—Hirokazu Sobajima, 研發部門工程分部, Matsunaga Manufactory

 

透過在 Inventor 中創建3D設計範本,使更多設計師能夠創建複雜的訂製輪椅設計。圖片來源:Matsunaga Manufactory。

至此,團隊可以輕鬆創建自訂圖形,以及用於裝配、焊接和加工的施工圖,只需按一下即可自動生成。按照預期,使用範本驅動方法大大縮短了設計的交付時間。

開發部門工程分部的 Masaaki Takada 表示:“它不僅減輕了設計師的負擔,還讓我們可以更輕鬆地與客戶一起審查設計,同時提前準備好了施工圖。最終,我們也能夠為客戶大大縮短交付時間。”

設計範本的另一個優點是,可以更輕鬆地共用知識。以前,只有專家才能創建這些設計。

Sobajima 表示:“現在,設計範本中嵌入了創建3D模型時所涉及的各種專業知識。任何人都可以繪製出之前只有專家才能處理的產品。影響非常深遠。”

“Inventor 和 Vault 有助於我們精確高效地製作產品。”

—Tomochi Hibino, 研發主管, Matsunaga Manufactory

 

成果:使用 Inventor 簡化設計和開發

利用範本驅動的設計,MP Custom 提供了前所未有的尺寸範圍和 44 種顏色。此外,憑藉先前開發 MP Custom 輪椅的經驗,該公司更易於達到 Morph 輪椅的要求。

Sobajima 表示:“借助 Inventor 中的3D CAD 設計工具,我們多年來積累的輪椅製造技術和專業知識得到了極大的發展。”

經過三年的開發,我們於 2016 年春季推出了完整的 Morph 設計。該全樹脂設計在日本引起了極大的關注,並在 2016 年贏得了優良設計金獎。最初諮詢我們的航空公司合作夥伴一開始就訂購了 64 個輪椅。該設計還榮獲了 2018 年德國國家設計獎傑出產品設計獎。

Matsunaga 計畫在全國各大機場推廣 Morph 輪椅。來自其他航空公司的諮詢量穩步增加,隨著 2020 年東京夏季奧運會的臨近更是如此。該設計還面臨許多其他機會,如將患者移入和移出不允許使用磁性材料的 MRI 掃描室。為了實現所有這些目標,Matsunage 正使用 Inventor 完全過渡到3D CAD 設計。

Hibino 表示:“為所有年齡段的客戶提供優質產品是我們的第一要務。因此,我們將繼續秉持相同的戰略目標,即儘快迎合新興市場的需求,並將其轉化為高品質產品。Inventor 和 Vault 有助於我們精確高效地製作產品。

無論是在輪椅產量還是銷量方面,Matsunaga Manufactory 都是日本領先的輪椅製造商之一。就公司使命而言,總裁兼代表董事 Noriyuki Matsunaga 表示:“目前,我們的重點主要集中在日本國內的發展,但對於全人類來說,‘健康長壽’是大家共同的願望。我們的技術和專業知識在全世界範圍內都會很有用。開展更多的全球化溝通是在不同國家/地區製造和銷售產品的關鍵。隨著我們越來越多地使用3D設計產品,我們將成為亞洲數一數二的輪椅製造商。我們的終極目標是,得到全世界的認可。””

總裁兼代表董事 Noriyuki Matsunaga

瞭解更多資訊

要詳細瞭解 Autodesk 軟體如何説明公司在緊張的工期內創建更具創意的設計,請參考 autodesk.com/inventor。

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