3DEXPERIENCE World live presentation showcasing CAD design of bicycle frame using Dassault Systèmes platform with on-stage speakers and audience engagement.
1 7 月, 2025 Useful

CATIA 複合材料設計:整合永續性、建模與模擬

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Olivier SAPPIN 在 JEC World 上採訪了 Strong By Form團隊,了解他們如何重新定義材料和結構。

在建築與汽車產業中,永續性是不可忽視的核心課題。大多數人會尋找全新材料作為解方,然而來自 3DEXPERIENCELAB —— 達梭系統旗下影響力新創加速器計畫的成員 Strong by Form,選擇了一條不同的路。他們不是發明新材料,而是重新定義了「木材」,這項已有千年歷史的素材。

受到木材纖維天然排列方式的啟發,Strong by Form 結合了複合材料的耐用性與木材的永續性,透過創新的製造方法,顯著提升木材成形性。這一切皆仰賴 MODSIM(建模與模擬整合)策略,其中 CATIA 在高性能材料的設計、模擬與製造過程中扮演關鍵角色

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「在構想階段後,我們運用 CATIA 進行概念設計,並驗證模型與複合材料配置的結構強度。
3DEXPERIENCE 平台讓我們確保車架在靜態載荷下保持結構穩定,並達成我們追求的極致輕量化表現。
這個單車專案中,我們充分受益於 CAD 建模與 FEA 結構模擬間的緊密整合。」
—— Denis Schmitz

Close-up of wooden frame with organic design by Strong by Form and Creangineering, showcasing sustainable composite material innovation.

Strong by Form 正以突破性的「Woodflow 科技」革新建築材料。他們將複合材料的邏輯嵌入結構木材中,創造出一種兼具強度、多樣性與自然美感的材料,使木材在建築上的應用更為高效且環保,有望徹底改變建材產業格局。

「未來的木材應能讓我們用原本一半的樹,建造兩倍的木構建築。這將讓建築更永續、更高效,也能拓展木材在過去未曾涉足的產業中的應用可能性。」
—— Andres Mitnik

「Strong by Form 的顛覆性理念是:只要用永續木材替代建築中 1% 的混凝土,就能對全球環境產生巨大影響。」
—— Andres Mitnik

Strong by Form 的獨特之處,在於將傳統木工工藝與現代工程工具深度融合。他們運用 CATIA 設計與優化 Woodflow 技術,CATIA 與 SIMULIA 在同一平台環境下整合,能夠模擬材料在各種工況下的表現,並同時最佳化結構強度與永續性。

「我們努力找出製程負擔與輕量性能間的最佳平衡點。這正是我們將虛擬模型與實際製造流程整合的原因。CATIA 協助我們從 3D 詳圖到精密模具指令,全流程生成所需製造資料。」
—— Andres Mitnik

這種「虛實整合」策略正是他們顛覆建築產業的核心基礎。

CATIA 不僅能設計與模擬複雜材料,更可全面串聯設計至製造的流程,從最初的概念設計一路支援到產品量產,協助團隊快速、有效地實現創新。

Organic wooden architectural structure with fluid design curves by Strong by Form for sustainable construction innovation

CATIA 最大的優勢在於其 MODSIM(建模與模擬整合)能力。透過 CATIA 與 SIMULIA 提供的高階模擬工具,Strong by Form 能夠預測複合材料在真實環境下的力學表現,確保其 Woodflow 材料既具永續性又能承受建築所需的結構壓力。

這類模擬也能大幅減少實體樣機與反覆打樣的成本與時間,加速產品上市時程。

複合材料在製造過程中,纖維方向微小的改變即可影響結構強度與成本。CATIA 可在設計早期就偵測出製造潛在問題(如層間斷裂、纖維對位誤差),避免在生產階段才修正造成的高成本損失。

此外,CATIA 還能自動化鋪層方向規劃、產生製造指令,藉由虛擬孿生模型,工程師得以提前驗證整個製造流程,確保按時開工並同時探索更環保的生產選項。

結合 ENOVIA 的生命週期評估(LCA)模組,Strong by Form 可量化材料從製造到報廢的整體環境影響。透過能耗、用料與廢料分析,LCA 提供一致且透明的數據,確保設計成果符合性能需求之餘,也達成最小化碳足跡的目標。

隨著對永續複合材料需求日增,CATIA 協助 Strong by Form 這類新創快速建構多材料結構,發揮各材料在強度、重量與環境性上的優勢組合

CATIA 的模擬功能還能檢視不同材料間的互動,確保產品不只輕量與高強度,還能兼顧永續性。這對建築、汽車與交通產業而言,極具關鍵價值。

此外,CATIA 整合於 3DEXPERIENCE 平台,可促進團隊間的即時協作,從設計、模擬到製造流程一致同步,確保永續目標不只是概念,而能真正落地實現。

CATIA 3DEXPERIENCE composite structure simulation with laminate orientation and material thickness analysis for bicycle frame design

Strong by Form 成功運用 CATIA 將 Woodflow 技術由概念推向量產。他們在虛擬環境中快速反覆設計、測試各種情境並優化產品,大幅縮短開發週期、減少材料浪費並提升整體永續性

在達梭系統,我們持續致力於協助如 Strong by Form 這樣的企業實現以永續為核心的創新發展。CATIA 不只是設計工具,更是一套貫穿產品全生命週期的解決方案,從概念構想到製造優化,皆助企業提升性能與永續價值。

CATIA 搭配 3DEXPERIENCE 平台,讓像 Strong by Form 這樣的公司打破永續材料應用的疆界,一步步實現創新構想。

CATIA 支援業界設計、模擬並製造符合最高永續標準與性能的產品。我們將持續攜手更多創新者,共築一個更永續、更高效的未來。

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原文轉載來自: Enora HARDOUIN – CATIA Composites, Unifying Sustainability, Modeling and Simulation

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