أخبار ar.wedoany.com، نشرت شركة Rand Simulation دراسة حالة حول تطوير الخوذات، توضح كيف تعيد المحاكاة والمواد المتقدمة والتصنيع الإضافي والذكاء الاصطناعي تشكيل النظام البيئي لتصميم معدات الحماية. يعود أصل هذا المشروع إلى شركة الاستشارات البريطانية D2H Engineering، التي كُلفت بتطوير خوذة مبتكرة قادرة على تحمل الصدمات الشديدة مع تلبية متطلبات الأداء الديناميكي الهوائي. استخدمت Rand Simulation برنامج LS-DYNA، وهو أداة مناسبة بشكل خاص لمحاكاة المواد غير الخطية والصدمات عالية الطاقة.
أشار جيسون فايفر، نائب رئيس Rand Simulation، إلى أن الفريق استعان بخبير LS-DYNA الداخلي تيرنر جينينغز، الذي يمتلك خلفية أكاديمية في تحسين تصميم الخوذات الواقية. خلال دراسات الدكتوراه وما بعد الدكتوراه، ركز جينينغز على كيفية تأثير ملاءمة الخوذة وراحتها واختلافات شكل الرأس على نتائج الإصابات. وأوضح أن وضع نفس الخوذة على رؤوس مختلفة وتعريضها لنفس الصدمة ينتج نتائج مختلفة قليلاً، وأن تقنية المحاكاة مكنته من قياس هذه الاختلافات وتطبيقها على التحديات الواقعية. وأضاف فايفر أن الجماليات والتقاليد تشكل أيضاً توقعات المستخدمين: "عند ركوب الدراجة النارية، لست مضطراً لارتداء خوذة فائقة الرياضة كما لو كنت تنحدر بسرعة 100 ميل في الساعة."
تشمل مزايا هذا النظام البيئي للتصميم: إعادة إنتاج اختبارات العالم الحقيقي عبر Ansys LS-DYNA، مما يساعد D2H Advanced Technologies العملاء على تسويق الخوذات المبتكرة بكفاءة؛ إجراء تحليلات ومحاكاة متقدمة قبل الاختبارات الفيزيائية، مما يقلل تكاليف تطوير المنتج؛ القدرة على المحاكاة السريعة التي تمكن الشركة من تسليم مشاريع معقدة بفترات زمنية أقصر. وأكد جينينغز أن كل رياضة لها معايير اختبارها الخاصة، وخصائص الصدمات، ومعايير القبول، فعلى سبيل المثال، تختلف خوذة التزلج على المنحدرات تماماً عن خوذة الدراجات النارية من حيث التوازن بين الحماية والديناميكية الهوائية والمجال البصري المحيطي.
يمثل الابتكار في المواد محركاً رئيسياً آخر. تُظهر الرغوات والمواد المركبة الحديثة سلوكاً غير خطي للغاية، وأشار فايفر إلى أن LS-DYNA يمتلك نماذج المواد اللازمة لمحاكاة هذه المواد المتطورة بشكل صحيح. لم تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية تجريبية في تطبيقات الخوذات المتطورة، حيث بدأ المصنعون في طباعة شبكات رغوية مخصصة بخصائص مواد مضبوطة بدقة. وبالاستشهاد بعميل Beehive، الذي يصنع مكونات محركات نفاثة مطبوعة ثلاثياً، فقد تمكنوا من تقليل تجميعات الآلاف من الأجزاء إلى عدد قليل من خلال دمج المحاكاة مباشرة في عملية الطباعة.
يُعد استخدام الذكاء الاصطناعي أيضاً أمراً محورياً. تعمل Synopsys (المعروفة سابقاً باسم Ansys) على تطوير أدوات محاكاة مدعومة بالذكاء الاصطناعي منذ ما يقرب من عقد. في ديناميكا الموائع الحسابية، يمكن للذكاء الاصطناعي التنبؤ بنتائج الديناميكية الهوائية بناءً على البيانات التاريخية دون الحاجة إلى حل عددي كامل. قال فايفر: "يمكنك إجراء تغييرات في التصميم والحصول على نتائج دقيقة للغاية دون تشغيل النموذج الكامل." ويرى أن المقولة السائدة في الصناعة بأن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يصل بالمهندسين إلى حوالي 80% من الإنجاز هي مقولة دقيقة. يمكن للذكاء الاصطناعي تسريع الاستكشاف المبكر بشكل كبير، لكن الـ 20% المتبقية التي تتضمن الحكم الهندسي لا تزال تعتمد على البشر، وأضاف فايفر: "تلك الـ 20% الأخيرة هي المكان الذي تبني فيه سمعتك."
لم يعد تصميم الخوذات يقتصر على المواد واختبارات الصدمات فحسب، بل أصبح يتعلق بدمج المحاكاة والتصنيع الإضافي والذكاء الاصطناعي في سير عمل موحد. يوافق فريق Rand Simulation على ذلك، ويؤكد أن هذا التكامل لن يتسارع إلا.
