SRAM 使用 Autodesk on AWS 提供重量減輕 20% 但強度提高 1 倍的零組件，進而改變自行車運動

自行車零組件製造商 SRAM 成立的初衷是為全球自行車騎士創造更快、更有趣、更高效的騎行體驗。縱觀其歷史，該公司一直在利用新技術提高其競爭能力及改善自行車騎士的體驗。透過與 Autodesk 和 Amazon Web Services (AWS) 合作，SRAM 接受了衍生式設計的概念，其強調利用雲端運算的力量來縮短設計時間和上市時間，同時最佳化效能。透過將衍生式設計與增材製造 (3D 列印) 相結合，SRAM 可以在更短的時間內，用更少的資源生產強度提高一倍、重量減輕 20% 的零組件。

SRAM 是一家為各類自行車提供創新零組件的製造商，其專注於一個目標：為所有人創造最佳的騎行體驗。SRAM 工業設計全球總監 Dhiraj Madura 表示：「我們的目標是創造出我們的客戶、最終使用者和競爭對手從未想過的全新產品。

為了提供開創性產品和功能，使自行車更快、更安全並激勵自行車騎士騎得更遠，SRAM 採用新材料、先進製造技術，並且最近在 AWS 進階技術合作夥伴 Autodesk 的協助下採用了衍生式設計概念。

衍生式設計是人工智慧的一種形式，它利用雲端和機器學習的力量，加速從設計到製造的整個過程。設計師或工程師將設計目標連同效能或空間要求、材料、製造方法和成本限制等參數一起輸入到衍生式設計軟體中。然後，相應軟體會探索解決方案的所有可能排列，快速產生設計備選方案、對方案進行測試，並透過不斷疊代改進方案。

Autodesk 是衍生式設計技術的領導者。其經過驗證的 Fusion 360 平台將電腦輔助設計 (CAD)、電腦輔助製造 (CAM)、電腦輔助工程 (CAE) 和印刷電路板 (PCB) 軟體整合到一個平台中，並提供採用 AWS 技術的衍生式設計工具。

SRAM 選擇將其最初的衍生式設計工作重點放在自行車曲柄臂上。曲柄臂是連接踏板和自行車的關鍵結構零組件，其設計目標是在不犧牲強度或效能的情況下減輕重量。在採用衍生式設計之前，工程師和設計師需要花費大量時間給單個 3D CAD 模型修圖，以滿足產品要求。「藉助 Autodesk 衍生式設計和 AWS 雲端運算，我們現在能夠在專案開始時產生更多的概念，為我們的設計團隊提供多種解決方案，以透過原型設計和改進進行驗證，」Madura 說道。「鑑於時間緊迫，使用傳統的 3D 建模根本不可能實現這一切。」

該專案從分析現有的曲柄臂入手。SRAM 的工程團隊執行了一種稱為有限元素分析 (FEA) 的虛擬模擬，在該模擬中，曲柄臂會被置於靜態應力下。藉助 FEA，該團隊能夠模擬最大負重下踏板所受應力 (即自行車騎士站在踏板上並然後跳躍落地時) 的狀況。「這是我們與 AWS 合作而取得的第一個效益，」Autodesk 產業策略資深經理 Sean Manzanares 說道，「與使用運算核心有限的桌上型電腦時相比，完成這些 FEA 研究的時間從幾小時縮短到了幾分鐘。」

掌握了這些資訊後，該團隊對曲柄臂有了紮實的了解，並準備好使用衍生式設計程序進行設計探索。透過將設計參數輸入 Fusion 360，該團隊能夠利用 AWS 的超級運算能力建立數百種設計。「藉助 AWS，我們能夠完成近 20,000 個計算。每項衍生式設計研究都在雲端使用多達 170 個處理核心，讓我們在 30 分鐘內就得到了結果，」Manzanares 說道。「沒有哪一個設計師和工程師團隊能夠進行如此之多的疊代，從而找到最佳的設計。」

每一種設計都經過了評估，然後該團隊選擇並進行進一步探索最有潛力的設計。這涉及對新設計執行在現有曲柄臂上執行過的 FEA 靜態分析，以虛擬的方式驗證新設計。下一步是對經過驗證的設計進行機加工，首先是模擬實際機加工以避免加工過程中出現任何潛在問題，然後是實際生產一個可以安裝在自行車上的零件，以進行進一步測試。

雖然由此產生了一個在重量和效能上都有所改進的組件，但 SRAM 希望進一步創新，設計出可以使用 3D 列印 (一種稱為增材製造的工藝) 製造的曲柄臂。最終，SRAM 使用相同的衍生式設計和測試程序，生產出了強度提高一倍且重量減輕 20% 的曲柄臂。

「衍生式設計這個工具不僅讓我們可以為自行車騎士最佳化效能參數，還可以縮短開發時間，便於嘗試新想法、對其進行評估，然後決定是摒棄還是將其推進到原型階段，」SRAM 資深設計工程師 Will King 說道。「我們是一家注重創新的公司。我們希望透過我們的零組件激發消費者對騎行的熱情，因此我們需要繼續增加創新和改善騎行體驗。衍生式設計正在協助我們更快地『抵達終點線』。」