Covid19期間使用MSC Apex進行快速設計、分析和製造呼吸器
這篇文章原文為Marshall Aerospace & Defence Group的實際案例
在二十世紀初到中期，小兒麻痺症肆虐全球，因此需要研發一種人工呼吸裝置，幫助那些無法自主呼吸的患者。當時的工程師們成功開發出一種機械呼吸器，這種設備後來被廣泛稱為「鐵肺」。雖然自那時以來科技已經有了很大的進步，但呼吸系統疾病依然存在。COVID-19疫情讓這個問題再突顯出來，重症患者在住院期間，最危急的時刻依舊需要使用呼吸器來幫助呼吸。
挑戰
英國政府向航太與國防產業提出挑戰，要求迅速研發現代版的「鐵肺」以及能在全球範圍內拯救生命的呼吸器。位於英國劍橋的Marshall航太與國防集團接受這項挑戰，領導一個專案小組來實現這個目標。
由於研發需要快速進行，時間不等人。Marshall的工程師必須幾乎同步地設計、分析和製造，以便儘快交付原型機。因此，設計必須迅速變更，有時甚至每天都在改變，工程模擬團隊需要跟上這種快速的開發速度。眼見這個需求挑戰，MSC Apex 軟體為Marshall的工程師提供快速分析結果，讓他們能夠開發出可靠且安全的呼吸器，並迅速交付以拯救生命。
解決方案/驗證
Marshall的工程師最初注意到 MSC Apex 的網格化能力，以及重新網格化和幾何清理的速度。這使得應力分析團隊能夠在設計快速變更的環境中執行所需的模擬任務。
「我們在 4 小時內就準備好了一個模擬，這通常需要一週的時間。模型的載荷和約束相對簡單，但所有的時間都節省在幾何清理和網格化上。」- Marshall航太與國防集團的首席應力工程師 Ian Debenham 說。
然而，在更深入了解產品後，他們發現，由於 Apex 在 CAD 和網格之間的連接，以及 Apex 提供的模型驗證，首次運行 MSC Nastran 求解器成功，設計變更可以快速進行，而不必為每次設計變更從頭重建模擬模型。
「我們能夠在設計和製造的同時修改模擬，當我們製作一個原型呼吸機時，幾乎能即時回應產品結構的驗收。」- Marshall航太與國防集團的首席應力工程師 Ian Debenham 說。
因此，鐵肺的重新發明得以實現，被稱為「Exovent」，並且在前所未有的短時間內將原型交付給國民健康服務（NHS）。
Results
在這個開發專案之前，傳統的間歇性正壓呼吸器（IPPV）被廣泛使用，這種設備需要將病人插管，透過氣管進行呼吸，這意味著病人必須被鎮靜，有時甚至需要麻痺，同時透過壓迫胸部來進行呼吸。由Marshall Aerospace & Defence Group開發的負壓呼吸器（NPV）則不需要進行這種侵入性程序，病人可以保持清醒，能夠口服藥物和食物（而不是透過點滴），並且在使用呼吸器後仍能夠說話。
Marshall Aerospace & Defence Group利用這次的經驗來增進他們在醫療設備品質程序方面的知識，以支持未來在陸地和航空領域的醫療系統相關工作（如醫療後送、CT掃描儀和野戰醫院）。
關於Marshall航空與國防集團
Marshall航空與國防集團是全球最大且獨立的私有航空與國防公司之一，致力於提供創新且卓越的工程和支援解決方案，涵蓋空中、陸地及海上的需求。Marshall專精於軍用、民用及商用航空器的改裝與修改，同時也涉及國防車輛工程及庇護所製造。我們的能力包括工程設計、製造與測試，以及提供人員、訓練和諮詢服務，並提供維修、整合、製造及產品支援。Marshall航空與國防集團是軍事和商業領域受人尊敬的全方位解決方案提供者。
原文內容: Marshall Aerospace & Defence Group – Marshall engineers address COVID-19 crisis with ventilators simulated using MSC Apex