快速选择符合全球市场要求的制造材料对于确保患者、从业者和采购组织的医疗器械生物相容性至关重要。确保供应链的连续性和最大限度地减少因监管变化而导致医疗设备过时的风险对于实现 Ethicon 对维持患者护理的持续承诺也至关重要。其工程师正在开发下一代医疗设备，需要能够访问历史材料数据以加速新产品开发

ELI Beamlines 的最新进展是其高重复率高级拍瓦激光系统 (HAPLS)。 HAPLS 是有史以来第一个二极管泵浦和最高平均功率拍瓦系统（300 W，10 Hz 重复率）。 HAPLS 可以实现 1021-1023 瓦每平方厘米的聚焦强度，相当于到达地球的所有阳光都聚焦到人类头发的直径。实现 HAPLS 的极高功率、短脉冲特性需要严格的设计验证和高度细微的光束传播能力。

Meopta 提供全方位的内部光学和光子学服务。 Meopta 的许多客户都在快速发展的半导体市场中，其中精度至关重要。然而，数量也是一个关键优先事项，因为可行的大规模生产意味着保持低成本和高性能。对于 Meopta 向这些客户提供的设计，其工程师必须找到最有效的方法来优化产品功能，同时不影响客户的盈利能力。

艾姆哈特玻璃研究中心是玻璃容器行业设备、控制装置和零件的国际领先供应商，在瓶子制造过程中面临着挑战。该中心专注于开发增强的玻璃成型方法、提高自动化程度和提高产量，但在建模过程中一直在努力解决热、流体和空气问题的复杂性。高级机械工程师 Pierre Ngankeu 的任务是对设计概念进行多物理分析，重点关注成型过程中的流体动力学和传热。然而，建模和预处理非常耗时，每次模拟通常需要数天的时间。 Pierre 必须使用外国 CAD 数据，处理网格划分和密度问题，并在分析之前创建流域。此外，许多过程通常没有大量可用数据，这增加了准备模拟模型的复杂性。

随着联网汽车的蓬勃发展和车型范围的增加，客户的需求和要求发生了显着变化。一个例子是希望将照明系统集成到门把手中。对于汽车制造商而言，灯光在实用性和舒适性方面发挥着至关重要的作用，但它也有助于通过区分品牌并使其具有辨识度来增强车辆的视觉特征。

随着海上油田服务的需求持续增长，NATCO Group, Inc. 面临着为海上平台生产石油的客户优化诱导气浮 (IGF) 系统性能的挑战。 IGF 系统利用气泡捕获油和固体，以便与废水分离，但由于甲板空间和重量限制，在立式水处理船上效果不佳。这些垂直系统通常会导致气泡分布不均匀，从而降低分离过程的效率。此外，用于改进系统的传统物理测试方法成本高昂、耗时，并且缺乏对设计有效或无效原因的清晰洞察。

Hutchinson Technology Inc. 是一家全球磁盘驱动器悬架组件制造商，该公司在硬盘驱动器磁头悬架组件的运动精度方面面临着重大挑战。气流引起的振动增加了滑块位置的不确定性，这对于磁盘的数据传输至关重要。这个问题在高速驱动器中尤为严重，因为气流振动强烈，降低了磁头组件的精度。此外，在高面数据密度驱动器中，数据磁道间距非常细，小的悬架振动可能会显着降低驱动器性能。该公司的目标是满足客户对速度、容量和可靠性日益增长的要求，并保持其在生产复杂悬架总成方面的市场地位。

Astec Industries 是热拌沥青设备和土壤修复设备的领先制造商，在设计和制造过程中面临着多项挑战。该公司最初使用仅用于制造的 CAD 模型，这导致了非常复杂且不完美的装配。他们需要快速生成参数研究以确定关键设计变量，但受到结果时间尺度要求的限制。此外，大多数模型的细节规模存在巨大差异，这使得设计和优化过程进一步复杂化。

大型拖拉机需要由五个独立模块组成的复杂冷却系统。每个冷却模块专用于发动机的五种不同流体系统之一，包括自己的热交换器，并由主发动机风扇额外冷却。拖拉机的主要目标是支撑自身以及其所带的任何附件（如割草机或犁）的额外负载。这需要设计工作专注于最大限度地提高发动机功率输出和冷却组件的效率，同时优化发动机舱内所有组件的位置，以便为发动机和冷却系统模块提供足够的空气。对于 CNH 来说，此设计过程通常仅包括对各个组件（例如每个冷却模块）的深入分析。没有简单的方法可以将发动机舱内组件布局的影响以及整个系统中每个模块的气流分配纳入其中。CNH 使用的替代方案是开发和测试多个原型，以平衡冷却和空间需求，尽管这既昂贵又耗时。

URS Corporation 是一家领先的全方位服务工程、规划、设计和施工公司，其任务是对俄亥俄州马霍宁县的麦凯尔维湖大坝进行全面的结构稳定性评估。该大坝是一座 77 英尺高的混凝土拱形结构，坝顶长度约为 350 英尺，形成一个最大蓄水量为 4,345 英亩-英尺的水库。面临的挑战是确保反复的冻融循环不会因洪水荷载的增加而损害大坝的完整性。传统上，此类分析需要进行广泛的现场调查，以收集混凝土和基岩样本进行实验室测试。然而，这个过程既耗时又昂贵，特别是对于位于偏远地区的水坝而言。此外，创建大量计算机模型并运行广泛的单独模拟以彻底分析所有相互关联的变量，这增加了项目的复杂性和成本。

博思格钢铁有限公司是新西兰的一家分公司，每年利用当地采购的铁砂和煤炭生产 65 万吨钢铁。该工艺的一个关键部分涉及在四个回转窑中通过炭直接还原铁砂。这些窑炉是大型结构，具有 65 米长的旋转圆筒，用于去除铁砂中的氧气，以生产含有适量碳的部分还原材料，用于送入下游熔化器。然而，该公司在了解这些窑炉内的流动模式、温度和浓度等值线方面面临着挑战。主要来自杂质的沉积层或环有时会在窑壳的内表面上形成，从而限制了生产率。该公司需要在合理的时间内解决这个涉及高度湍流、化学反应、传热和非常大的几何形状的复杂问题。他们还需要有效地测试一系列操作条件和几何形状。

Navatek Ltd. 是研究、开发和部署创新、先进船体设计及相关技术的领导者，在测试过程中面临着重大挑战。由于比例效应，传统的比例模型测试方法被证明是耗时、昂贵且不可靠的。这些过程所涉及的物理场的复杂性，包括瞬态、过渡湍流、具有自由表面的多相流，增加了获得可靠和准确结果的难度。这种情况需要一种更高效、可靠且更具成本效益的解决方案来测试其船体设计。

Liebherr-Werk Ehingen GmbH 是一家领先的移动式起重机制造商，在保持市场和技术领先地位的过程中面临着重大挑战。该公司需要开发和营销新的创新产品和组件，并通过利用所有可用的技术可能性来增加起重机的工作负载。这对于在竞争激烈的市场中保持领先地位并满足客户不断变化的需求至关重要。此外，他们还负责优化方法和流程，以减少设计和分析时间。这对于提高效率、降低成本和加快产品上市时间是必要的。

Peregrine Consulting, Inc. 受美国空军委托，研究根据飞行条件对喷气式飞机发动机涡轮部件进行实时应力和寿命分析的可行性。这种方法被称为基于状态的维护（CBM），旨在通过分析制造信息和每次飞行的可测量数据，为单个飞机发动机的剩余部件寿命提供可靠的预测。面临的挑战是管理大量信息，包括发动机部件的持续状况、飞机性能的关键数据、每次飞行的发动机参数以及分析结果。分析模型非常大，具有数百万个自由度，需要很长的求解时间。此外，模拟还涉及许多复杂的多属性效应，例如摩擦接触、应力硬化和零件的大变形。

VIKING GmbH 是 ANDREAS STIHL AG & Co. KG 的子公司，是一家包括割草机在内的园艺设备制造商。该公司致力于不断提高割草机的性能，特别是在割草性能和噪音排放水平方面。然而，该公司在了解割草机甲板内的空气动力学方面面临挑战。割草机的弯曲双刃刀片会产生高度不稳定的气流，导致涡流周期性地撞击滑槽壁，影响噪音排放水平和捕捉性能。叶片的快速旋转、不稳定的压力以及甲板内气流速度的高波动产生了复杂的气流，使得传统的开发和测量方法几乎不可能实现。该公司需要找到一种方法来提高捕捉性能，同时满足室外噪音排放法规。

SilMach 是一家年轻的 MEMS（微机电系统）设计、仿真和原型研发公司，总部位于法国贝桑松，在产品开发过程中面临着重大挑战。 MEMS 设备的原型设计是一个昂贵的过程，需要在制造之前进行精确的模拟，以确保设备按设计运行。这些设备的复杂性需要复杂的耦合物理分析工具来准确预测其性能。我们面临的挑战是找到一种解决方案，能够处理在阵列中创建传感器和执行器所涉及的复杂物理现象，并在投入制造之前预测其性能。

豪华手表制造商爱彼 (Audemars Piguet & Cie) 在设计和制造高精度手表组件（特别是日期显示机构）时面临着重大挑战。这种每 24 小时更改一次日期的机制需要以人眼看来瞬时的方式提前（通常在 0.015 秒内），并且必须显示正确的下一个日期。这是通过跳线、弹簧和触发凸轮的复杂组装来实现的，使显示盘精确旋转一个日期步。传统上，这些精美的手表机制是使用原型设计来设计的，这是一个成本高昂的迭代过程。虽然仿真可以减少对原型的需求，但手表机构动态系统中的精确且灵活的组件需要极其精确的非线性动力学功能才能正确表征。

威斯康星大学麦迪逊分校的发动机研究中心 (ERC) 是内燃机 (IC) 发动机研究和应用的领先机构，在复杂内燃机几何形状的网格生成方面面临着重大挑战。这些复杂性包括带阀门的进气口和排气口以及活塞/衬套缝隙等复杂的细节。 ERC 的工作涉及应用和开发计算机模型来模拟内燃机中的流动和燃烧，每个发动机模型都需要计算网格来解决定义其问题的湍流、化学和流动方程。随着政府排放标准变得更加严格，将更多物理原理纳入模拟并将更多几何细节纳入网格的需求也随之增加。第二个主要挑战是在这些几何复杂的网格建成后对其进行网格分辨率研究。

Banco Products India Ltd. 是发动机冷却系统和密封垫片等设备的领先制造商和供应商，在散热器的开发过程中面临着重大挑战。散热器是汽车发动机冷却系统的关键部件，由于车辆的多样性，其设计必须满足各种条件。散热器的复杂几何形状包括散热器芯中带有数千个凹坑的几片薄片，需要满足冷却性能和强度要求。这种复杂性使得模拟变得困难。此外，散热器的性能通常由冷却液出口温度决定，Banco设计了多种类型的散热器以满足各种车辆的冷却要求。对每个设计进行物理测试不仅耗时而且成本高昂。

在竞争激烈的游艇世界中，特别是在美洲杯这样的赛事中，几何形状的最小变化都会显着影响船只的性能。新西兰队 (TNZ) 面临着在不完全依赖物理测试的情况下优化游艇设计的挑战。这是因为，对性能影响很大的关键空气和水流是不可见的，因此很难理解某些性能水平背后的原因。此外，传统的游艇设计过程可能是一个成本高昂且耗时的试错过程。每次设计迭代通常都需要构建原型，这可能花费数万美元，并且需要数月的时间来构建和测试。 TNZ 设计师的任务是分析最关键部件的数百种潜在设计，以从上一代船舶中获得最大性能。

卡尔顿大学旋翼机研究小组整合了旋翼机空气动力学、气动弹性、气动声学、叶片动力学和智能结构等方面的研究工作，在研究过程中面临着重大挑战。该小组的主要研究项目 SHARCS 项目旨在证明主动控制“智能”直升机旋翼的概念，以同时减少噪音和振动。这需要使用复杂的 CFD 模拟，可能需要数周的计算时间。该求解器需要具有先进网格分布的高质量结构化多块六面体网格。然而，创建这些先进的网格是一项困难且耗时的任务。如果每个学生都必须为正在研究的每个变体手动创建网格，这将极大地限制研究潜力和质量。面临的挑战是消除研究人员的手动六角网格划分负担，从而最大限度地提高他们的研究潜力和质量。

Astrobotic Technology, Inc. 在设计 Tranquility Trek 航天器的结构部件时面临着重大挑战。这些部件由铝和轻质复合材料组成，其中碳纤维与铝蜂窝粘合在一起，形成高强度但轻质的夹层材料。夹层结构的分层结构和各向异性特性需要专门的预处理工具来准确表示每层碳的纤维方向。此外，需要专门的后处理工具来预测夹层失效。该公司还必须考虑发射过程中的随机负载。 Astrobotic 需要在发射条件下测试多种航天器配置，以经济高效的方式选择和完善最佳设计。

RAETECH Corporation 是一家专门从事汽车设计和分析、专注于赛车领域的公司，参与了从设计和分析阶段到原型和成品测试的项目。他们的经验几乎涉及所有类型的汽车零部件和系统。他们的结构分析程序通常包括线性、非线性和疲劳分析，并且在适当的情况下还利用计算流体动力学 (CFD)，特别是在发动机部件设计和 A 到 B 比较中。他们坚信设计和分析阶段紧密结合，然后正确验证真实的物理部件。然而，他们在通过 CATIA V4 导入器或 Solidworks 插件导入数据以及使用 Tetra 创建实体和曲面网格方面面临挑战。

Robopac 是一家领先的拉伸包装机设计商和制造商，其现有产品 Rotowrap 面临着重大挑战。该产品被构造为一个带有大量焊缝的金属盒，这在缠绕臂旋转过程中带来了潜在的可靠性问题。 Rotowrap 的复杂设计也比竞争对手的产品成本更高。该公司面临着开发质量、性能和可靠性更高但成本更低的新产品的压力。挑战不仅在于创新，还在于确保新产品比现有产品更耐用且成本更低，以保持行业竞争力。

Bioana是一家致力于医疗技术设计和开发的公司，在生物医学工程领域面临着巨大的挑战。在将医疗设备植入患者体内之前，必须进行大量测试以确定其使用寿命、最佳制造材料以及必须承受的应力。例如，假肢的设计必须能够承受身体运动和重量产生的负载，而不会出现故障或明显变形。同样，血管支架需要以预定的流速提供最佳的血容量。评估这些和许多其他医疗设备的性能至关重要，而仿真是此过程中的关键工具。然而，传统的测试方法既耗时又昂贵。

Kawa Engineering Ltd. 面临着为客户在洪水风险最小的地区靠近瀑布寻找发电站的挑战。风险很高，因为发电厂发生任何洪水都会导致巨大的损失。理想的位置不仅可以减轻洪水风险，还可以减少对保护发电机、涡轮机和开关箱等电气设备的额外组件的需求。此外，正确的位置将决定施工所需的挖方和填方，从而节省施工资源。

Team Penske 是美国赛车运动的领头羊，当他们决定全职加入印地赛车联盟 (IRL) 时，他们面临着重大挑战。 IRL 对参加联赛的赛车的制造制定了严格的规则。由技术总监 Nigel Beresford 领导的设计团队必须在非常严格的车身设计标准下工作，并且可以改变的内容受到限制。重大改动是不可能的，因为竞争汽车必须使用三个制造商之一的底盘和相同的变速箱。时间因素增加了复杂性。赛季之间只有五个月的时间间隔，赛车必须到达第一场比赛并进行测试并准备获胜。淡季期间的设计变更也非常有限，汽车必须在一月份之前准备好进行测试。该团队没有时间进行备份计划或犯错误，必须一次就把设计做好，才能为团队提供最佳性能。

Hennessy Industries 是一家国际售后市场车轮服务制造商，面临着设计轮胎平衡机框架的挑战，该框架可以在更短的时间内平衡汽车车轮。新设计的尺寸、形状和重量必须与旧机器大致相同。研发团队需要减弱平衡周期开始时框架产生的噪音，以便机器的传感器能够确定是否存在不平衡。为了实现这一目标，Hennessy Industries 与 QuEST Global 合作，该公司提供广泛的工程解决方案。

美国农业部林产品实验室是一家领先的木材研究机构，它在准确确定木材热导率方面面临着挑战，而热导率是木材干燥过程中的一个关键因素。用于此目的的传统方程式是 50 多年前开发的，仅为某些类型的木材提供粗略指导。这导致木材厂和木材加工公司不得不进行昂贵且耗时的反复试验来确定适当的温度和干燥时间，这通常会导致高废品率。木材的传热系数取决于许多变量，包括年轮密度、树龄、初始含水量和细胞方向。这些特性通常在同一棵树的所有部分并不均匀，木材结构会受季节性天气差异的影响。此外，小直径树木和大直径树木的年轮密度因不同条件下（例如周围植被和气候）的生长率而有很大差异。

Motoman 是一家领先的机器人公司，面临着设计新系统 MotoSweep O 的挑战，该系统将在动臂和立管系统上安装 6 轴机器人。该系统旨在以线性、旋转或面向配置的方式从上方为多台立式和/或卧式机器提供服务。该系统的旋转臂旨在同时到达所有机器，从而释放大量的占地面积。用于仰弧焊的现有伺服绞架系统将被替换为也可以处理物料搬运的系统。新系统旨在减少吊臂的质量，增加整体有效载荷，并允许在吊臂上安装比现有最大重量 280 公斤更大的机器人。该团队还致力于解决吊杆主驱动组件中的齿隙问题，该问题会导致机器人到达其程序点时吊杆晃动，从而增加机器人的稳定时间和 MotoSweep O 的循环时间。