2020年6月4日 星期四
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節能減碳最新黑科技!HONDA與Autodesk合力開發減重50%的骨頭造型曲軸
AUTONET記者:趙惠群(03/13/2020)
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面對地球暖化的危機,如何減少溫室氣體排放是一場無休止的戰爭,全球各車廠正在積極找尋如何提高車輛燃油效率的方法,而根據國際能源機構所說,全球有 ‎24%‎的二氧化碳排放是來自交通,包括鐵公路、航空和海運。而公路車輛尤其是最大的罪魁禍首。歐盟的報告指出,30%的二氧化碳排放量來自運輸,其中72%來自公路運輸。為提高燃油效率並減少車輛的碳排放,降低汽車零部件的重量經過證明是非常有效的手段。‎

‎在日本,本田(HONDA)有幾個正在進行的專案,目標是要減輕車子的零組件,從龐大的車架和引擎本體,以至於小小的螺栓。為了實現簡化的設計,本田技術研究所(HONDA R&D,簡稱本田技研)正在審視車子每個部件中使用的結構和材料。他們最新的目標是曲軸。‎

本田技研的高級技術實驗室機械與流體機械設計師Hirosumi Todaka表示,曲軸需要滿足多項功能標準,例如,它的形狀必須能夠承受引擎室的燃燒壓力,同時還要維持轉動時的平衡,這些因素決定了今天我們看到的曲軸的形狀。在引擎發展的漫長歷程中,曲軸的設計已定型化,不過儘管如此,本田技研仍決定設計出一個比現有曲軸型式的重量再輕30%的曲軸。

本田技研在尋求拓補優化(Topology Optimization)等設計技術,發現衍生設計(generative design)可以極大化改變傳統的設計規範。衍生式設計已經幫助汽車行業重新設計了多種新的零組件,像是安全帶的托架、引擎控制元件、機車的車架等,能顯著降低零組件的重量。

本田技研和美國著名的軟體公司Autodesk合作一項該專案,研發一種靈活的方法。Autodesk運用Netfabb和Fusion 360設計技術,製做首批符合HONDA需要的曲軸模型。該原型的模型資料讓HONDA得以重新思考曲軸的佈局和強度標準,為這個部件創造一組新型式的邊界條件。該團隊接著繼續研究,設計了第二批的模型。

傳統的拓補優化技術提供了一種解決方案,需要花費大量時間進行手工修正。Todaka表示,Fusion 360的衍生設計提供了一種從未思考過的配置。新款曲軸設計超乎預期目標,減輕50%的重量。

在兩輪和四輪車輛的引擎零組件研發工作中,Hirosumi Todaka依靠他過去的經驗,提出了分析和改進的設計。當他第一次看到雙方設計出來的結果時,他大感驚奇,表示它是一種有機體的形狀,像是人類的骨骼,這是超出我想像最瘋狂的東西。

這樣全新的曲軸仍教人懷疑,它的剛性和強度,是否能夠達到一般曲軸的剛性度和強度標準。本田技研設計團隊成員將該原型模型安裝到一個引擎,以進行性能測試,並與Autodesk團隊共用結果資料,最Autodesk團隊正採用本田的資料來改進其創成式設計流程。最後完成的曲軸,未來或有可能被運用在HONDA的汽機車的引擎上。

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