為汽車前燈設計尋找更清潔、更智能的材料從未如此容易。

使用Ansys Granta MI材料數據管理軟件，您能夠訪問綜合全面的數據，例如MaterialUniverse?數據集，其中包含了面向數千種工程材料的技術、經濟和環境信息；還有先進的Global Polymer庫，包含了100,000多種聚合物牌號的詳細信息（其中包括來自SABIC的聚合物）。

SABIC是全球領先的石化產品制造商，生產應用于汽車前燈的高性能聚合物。在汽車應用等眾多項目的設計流程中，通過使用Granta和Ansys多物理場仿真工具，用戶可以實現無縫的材料選擇。

SABIC提供一系列材料解決方案，其中包括耐高溫解決方案的ULTEM?樹脂系列、LNP?化合物和PC共聚物樹脂、NORYL?樹脂等。用戶不僅可以在Granta MI Enterprise和Ansys Granta Selector的材料庫中獲得這些材料的數據，也可以將其輕松導出到各種Ansys仿真平臺。

樹脂深受歡迎的原因

ULTEM聚醚酰亞胺（PEI）樹脂被廣泛用于各行業的多種應用，包括電子、汽車、醫療、工業設備和基礎設施。這些樹脂牌號通常可注塑成型為所需的幾何形狀，從而實現工業量級的大規模生產。

數字矩陣LED前燈

汽車前燈的造型設計是汽車品牌識別的重要部分。盡管LED等新技術可提供高性能和自適應照明，但也為制造商帶來了新的設計挑戰。這些設計涉及高度的幾何復雜性和眾多組件。LED和電子組件產生的高溫會影響幾何形狀，進而影響照明性能。相關汽車規范嚴格規定了前燈光束在使用中可以偏離的距離，以避免給迎面來車的駕駛員造成眩目。

圖1：SABIC推出了各種品牌材料解決方案，包括ULTEM?樹脂、LNP?化合物、NORYL?樹脂、LEXAN?共聚物和EXTEM?樹脂。這里展示了精選的SABIC ULTEM樹脂

SABIC的ULTEM樹脂可充分滿足數字矩陣前燈的耐高溫設計要求（高達230℃）。此外，該材料的尺寸穩定性和低釋氣性能可與金屬和玻璃材料解決方案相媲美，但其重量更輕。潛在的數字矩陣LED前燈應用包括鏡筒、墊片、支架、反射鏡和數字微鏡器件（DMD）插座。

更智能的設計

在開展實際的生產制造和測試之前，使用數字模型來驗證性能和可制造性已成為一種行業規范，這樣做有助于減少重新設計、確保滿足開發時限、并實現成本目標。通過訪問高質量、完整且可比較的多點材料數據，工程師和設計人員可以確保虛擬驗證的準確性，從而讓他們能夠更加信心十足地完成設計流程，減少設計錯誤和后續產品故障。

同樣地，多物理場方法深受工程師青睞。好消息是，SABIC與Ansys合作提供關于ULTEM樹脂的詳細材料信息，可直接用于主要的Ansys求解器。這些數據包括應力-應變和蠕變曲線等非線性力學屬性，以及隨溫度變化的熱電數據。用戶可以在Granta MI和Granta Selector中的Global Polymer材料庫中獲取ULTEM材料數據，并將其導出到Ansys仿真平臺，包括Ansys Workbench和Ansys Mechanical。

汽車制造商并不是唯一想要在光學設計中探索多物理場的群體。去年，一個大學生團隊利用Ansys多物理場工具設計了一輛太陽能賽車，包括使用Speos開展前燈設計。利用Speos，該團隊設計出了符合大賽規則且能耗更低的車燈。這不僅可以提高發動機出力，而且還能夠顯著減少過熱問題。因此，更智能的材料選擇有助于設計更小巧、更低成本的車燈。與此同時，該團隊還使用Mechanical開展結構分析，并使用Ansys Fluent進行計算流體動力學（CFD）仿真。

五步走：五個簡單步驟完成材料選擇

現在，讓我們以如何選擇ULTEM樹脂為例，來探索Granta-SABIC工作流程。

通過結合使用Granta仿真材料數據（包括SABIC聚合物）以及Ansys多物理場仿真工具，您可以完成完整的汽車前燈設計。

步驟：

1. 從Granta材料數據庫中找到并選擇所需的ULTEM樹脂

2. 查看所有可用數據，包括熱分析

3. 將其導出至您選擇的仿真應用中。例如，設計人員經常使用Workbench仿真集成平臺，以整合Mechanical來解決結構和溫度相關的問題

4. 根據需要集成其它多物理場工具，例如Ansys Icepak電子冷卻仿真軟件或Ansys Speos光學設計與驗證軟件

5. 將樹脂指定為Granta MI中的首選材料

圖2：在Ansys Granta MI Enterprise Gateway中指定并保存推薦或首選的材料

得益于能夠從同一平臺選擇材料和創建模型，設計人員可以實現高質量設計，在整個設計流程中跨應用比較材料，以確保選擇最佳的材料，并提高虛擬驗證的準確性。

例如，ULTEM樹脂支持需要大規模加工的嚴苛產品設計。它具有獨特的高耐熱性、穩定的絕緣性、高強度、高剛度和尺寸穩定性等各種優勢。這種樹脂本質上是無鹵素并阻燃的，同時具有紅外（IR）透明性、水解性和化學穩定性。

從始至終的材料支持

Granta MI Enterprise可完全嵌入到業界領先的系統中，包括計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）和產品生命周期管理（PLM），以確保在各設計流程中準確應用材料數據和屬性。

此外，無論是測試數據還是仿真軟件，Granta都能夠確保數據和結果完全可追溯。數據始終與仿真模型相關聯，這允許用戶對饋送到仿真中的數據和分析歷史進行追蹤。這樣，工程師和設計人員能夠提高仿真結果的置信度，從而更方便在后期開展進一步分析，并為仿真工作中包含的企業知識產權（IP）提供保護。

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