此案例以模擬車輛開關運作時的聲學效應，來改善設計。
聲學模擬，使用Hexagon的Actran軟體。
Marquardt與Hexagon的聲學專家，在聲學模擬的幫助下，一起分析汽車開關的聲學表現。模擬讓工程師能在實體原型製作出來前，知道開關的聲音聽起來如何，依照需求進一步做設計變更。此外，這個合
作也同時奠定Marquardt廣泛採用聲學模擬的基礎。
開關在我們的日常生活中無所不在。 從啟動烤箱到發動汽車，開關是啟動和關閉設備的途徑。除了需要可靠和耐用，開關的外觀和感覺，以及按下或轉動時發出的聲音，很大程度上影響這個產品是否被認定為優質產品。所以設計者很注意開關運作時產生的機械行為。漸漸地，開關運作時發出的聲音變得很重要。開關的設計和製造商開始開發，運作時聲音令人愉悅、感到滿意的開關，且訴求使用時的聲音和它
們的品牌觀感一致。
Marquardt是一家成立於1925年的家族企業， 挑戰總部位於德國的Rietheim-Weilheim，是全球領先的機電、電子開關和開關系統的製造商。這間機電專家的產品被許多汽車業知名的客戶，以及操作零件、車輛通道、駕駛員授權系統和電池管理系統採用。它們的系統也用於家用電器、工業應用和電動工具。Marquardt Group擁有約10,200名員工，遍佈全球四大洲 21 個地點。 根據2021財報年的數據，這間公司的年銷售達13億歐元。每年，Marquardt 投資其收入的10%用於研發。
挑戰
Marquardt的開關元件設計流程通常包括三個階段: 1)早期設計、2)概念驗證、3)原型製作，用來設計確認和準備好能生產的組件。Marquardt多年來一直使用模擬作為概念驗證與設計流程中設計確認的一部分，以確保產品的最高品質和合理的成本花費。Michael Stiefel，在該公司擔任CAE Mechanics的Functional Lead一職，指出:「我們在製作實體樣本之前，需要進行數位驗證，在所有的設計都還是虛擬的形式下，引導正確的設計。畢竟製作出實體樣本、循環測試和工程變更都很花錢。」
聲學是Marquardt機構開發部門在尋找，希望能進一步探討的項目。因此找Hexagon來了解有什麼軟體能夠進行可靠的模擬?速度如何?什麼樣的設計方法能以模擬來驗證。
這個研究選用一個壓觸開關盒，以設計的CAD幾何建立實體模型，來驗證模擬流程。研究的主要目的在了解聲音如何傳遞，如何更改設計達到需求的結果。Mr.Stiefel說道:「我們需要了解，在需求的頻率範圍內，什麼樣的幾何變更，聲壓會做什麼樣的改變?如果改變結構零件、接觸的介面、材質或阻尼零件，聲音又如何變化?此外，我們也需要了解如何能有效的更改設計。使用Actran來進行模擬，非常有可能達到這樣的目標。」
模擬開關盒，獲得設計見解
開關盒在半自由場條件下進行模擬，這個盒子由塑膠零件和PCB組成。由於感興趣的頻率範圍在 100到15kHz，以三分之一八度音(third octave bands)的方式顯示，需要各種頻段適當的網格，軟體能自動以自適應網格(adaptive meshing)劃分來產生網格。使用者不需要太多的介入，就能節省龐大的計算時間。激振是一個力量，其振幅是基於斜坡函數(ramp function)，已透過傅立葉轉換到頻率域。 結果以頻率響應，三分之一八度音的方式呈現，映射到模型，顯示聲音傳播的可視化圖、方向性圖和聲音檔案。工程師和設計師不需要建構實體原型，就可以聽到的模擬計算出來的聲音。
Actran能夠進行模擬結果的後處理，提供結果資訊。Stiefel先生指出，「聲音的方向性是我們沒有想到的，現在它肯定會在我們的設計選擇上發揮作用。而關於可聽性(auralisation)，大多數人不是那麼在意
圖表，因為只是看圖表，它和實際的聲音之間的相關性，對一般人來說，要直接能了解非常困難。Actran能提供模擬結果的聲音檔，直接和測量結果比對，非常有幫助。最後，真的很接近我們在現實中，實際聽到的聲音」。
"我們需要了解的是，如何能有效的更改設計。以Actran進行模擬，非常有可能達到這樣的目標。” Michael Stiefel, Functional Lead-CAE Mechanics
Marquardt的工程師與Hexagon團隊密切的合作進行聲學模擬，模擬的結果有助於導引Marquart完成這個新開發設計流程。Stiefel表示:「我們與Hexagon團隊合作非常有效率，雙方反應時間很快。在技術層面，我們和Hexagon的討論非常有幫助。我們有某些期望不符合實際，Hexagon團隊會立即幫助我們改善。這個專案，結果達到了預期的目標，而且都能夠及時完成。」
未來計畫
這個分析和測量開關的專案已經成功完成，Marquardt團隊獲得了寶貴的設計見解，未來將整合到專案中。為此，團隊必須奠定基礎，確保正確的資源已經到位。Stiefel說:「希望未來我們能夠致力於聲學的主題，甚至更好、更詳細。然後，應用我們在這個初始專案中學到的設計變更、力量變化和材料變化，以及使用Actran進行特定模擬所學到的事情。」
有興趣了解聲學模擬嗎? 這裡有更多Actran的介紹。