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浅析CAI技术在概念设计中的应用

   原来,设计人员对散热片上的紧固杆进行了改进,将一部分热量有效的传递到笔记本外壳上,由于外壳的巨大面积和热容量,因而产生了很好的散热效果。

      对于导热垫接触不良的问题,我们采用TRIZ理论中的矛盾解决原理进行求解。在本例中存在着一对工程技术矛盾:如果增加接触面积,能够有效地增强热传导,但显然接触面积受到产品结构的严格限制。也就是说技术系统中存在温度(改善的参数)和静止物体的面积(恶化的参数)之间的矛盾。通过TRIZ理论提供的矛盾矩阵(见下图),我们找到对应的创新原理。

    创新原理35:物理或化学参数改变原理

    创新原理38:强氧化剂原理

    其中TRIZ理论给出原理35的解释如下:

     创新原理35:物理或化学参数改变原理

     受这一原理的启发,可以考虑将传统的固态导热垫改为液态,这样就彻底解决了发热电子元件和散热片之间接触不良的问题。无疑这是一个很好的方案,但我们全面思考,会发现随着这个问题的解决,也产生了新的问题:由于液体的流动性,这样的设计给安装带来了不便。我们一方面希望导热垫作为导热材料时,能够像水一样,没有形状的限制,从而产生完全接触的状态;另一方面,我们希望在安装的时候,导热垫要保持固定的形状。--新的矛盾产生了!我们希望既要保持形状,又要没有形状,这显然是形状--形状之间的一对物理矛盾。同样,我们通过矛盾矩阵寻求创新原理,如下:

    相变原理

     这一原理的提示作用是非常直接的--让我们应用相变材料。相变材料在标准温度下足够坚硬,因而,当组装电子元件和散热器时,很容易操作。然而,在发热电子元件的工作温度下,相变材料会变软。这就保证了与电子元件的表面和散热器的表面无缝隙地接触。

    d) 建议方案

     通过对散热器这个技术系统的分析,我们首先建立了功能模型,并初步确定了几个研探方向。第二步,我们以"导热垫热传导效率不足"这个问题为例进行了深层次的分解,从而确定了清晰的解题方向。第三步,我们通过对方案库的智能捕捉和TRIZ方法的应用,找到了数个设计思路。通过对这些解题思路的分析,我们建议采用相变材料制作导热垫。

    四、结论

     计算机辅助创新(CAI)技术以其科学的方法体系,直观的方案知识库成为辅助概念设计的利器,为寻求产品研发突破的我国企业带来了一股清新的创新之风。可以预见,CAI技术的应用前景将非常光明。同时,我们也应该看到CAI技术的发展时间较短,还有很多有待完善之处。特别是与其他设计方法、理论(如QFD、田口方法等)的整合与衔接,已经成为CAI技术发展的热点。(E-works)

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