借助 SOLIDWORKS 软件促进加速器设计和核科学研究

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国家超导回旋加速器实验室 (NSCL) 与全球科学家一起对重要的核科学、核天体物理学和加速器物理学进行高级研究。NSCL 位于密歇根州立大学校园内，技术精湛的工程师团队与研究人员通力合作，一道为多种加速器组件和探测器设计和开发各种设备，以支持尖端核科学实验。在 2004 年之前，该研究所使用其他供应商提供的 CAD 软件包。据高级工程师 Jack Ottarson 称，当时 NSCL 的工程师们发现他们需要更注重机械设计的开发平台。

“我们以前的 CAD 供应商主要侧重于土木工程和结构设计，建模软件包无法提供我们开发实验设备所需的那些机械设计功能，”Ottarson 解释道，“我们设计从两个零部件到数千部件不等的装配体。因此，我们需要能提升设备创建效率、简化设计更改并使与加工车间的交互更有效的 3D CAD 软件包。”

NSCL 工程师评估了多个 CAD 软件包，最终选择 SOLIDWORKS® Research Edition 作为其主要开发平台。最初，实验室选择 18 套 SOLIDWORKS 软件，因为其易于使用、能与车间加工软件有效交流并具有大型装配体功能。此外，NSCL 工程师还十分欣赏此软件的集成式仿真工具、配置功能和 SOLIDWORKS eDrawings® 交流应用程序。现在，NSCL 部署了超过 100 套 SOLIDWORKS。

“我们需要的软件包不但要能够满足相关要求，而且学习曲线还要比较短，”Ottarson 回忆道，“SOLIDWORKS 软件经过证明是我们理想的软件包。”

 

改进的灵活性缩短了设计周期
自从实施 SOLIDWORKS 软件后，NSCL 缩短了其开发周期，并还能对工程问题考虑多个技术解决方案。对灵活工作流程和精益生产的推动理顺了操作，Ottarson 认为部分时间的节省得益于 SOLIDWORKS 软件简易化了针对大装配体的设计更改，以及该软件改善了 NSCL 工程师与实验室制造车间之间的交流。

“无论我们为不同类型的加速器设计何种装备或设备，我们都能更好地进行设计更改，而无需众多附加细节更改，”Ottarson 指出，“我们在内部完成大部分制造，而 SOLIDWORKS 软件至少让我们可以更适度轻松地与车间交流。我们的机械师可以访问实体模型，这消除了疑问和误解。我们的零件出品速度更快了，因此我们可以扩展业务范围。”

我们需要的软件包不但要能够满足相关要求，而且学习曲线还要比较短。SOLIDWORKS 经过证明是我们理想的软件包。——Jack Ottarson

集成式仿真工具提升品质
迁移至 SOLIDWORKS 软件后，NSCL 工程师还通过集成式设计仿真、配置和验证工具改善了设计品质和准确性。例如，实验室的许多设计都是将各种结构移入/移出狭小空间内离子的加速光束通道。

“我们的某些探测器盒必须将多个不同的设备（其中某些设备占用相同的物理空间）精准地移入/移出光束，”Ottarson 指出，“SOLIDWORKS 软件中的碰撞检测工具可帮助我们确保探测器不相互干扰。此外，我们还使用 SOLIDWORKS 软件的设计功能，在部署和收缩的状态中为设备建模，这有助于我们改进对装配体动态的了解。”

另外，NSCL 还使用集成式 SOLIDWORKS Flow Simulation 计算流体力学 (CFD) 分析其广泛的水冷却系统的热性能和研究特定实验的真空内的气体流动。

 

更好的交流推动协作
SOLIDWORKS 能读取和输出多种 CAD 数据，并包括 SOLIDWORKS eDrawings® 交流应用程序，因此 NSCL 提升了与其研究合作伙伴的协作水平，包括机械 CAD 经验有限或为零的核物理学家。“我们与给我们发送实验计划的科学家合作，”Ottarson 表示，“我们收到他们的许多不同 CAD 格式的构思，有时，必须重新对设备建模。”

“eDrawings 文件也是一大得力帮手，”他补充道，“能与物理学家组开会并向他们展示实际 3D 图形大大改善了设计交流。”