REXCAN CS 設計出無與倫比的機車車身

客製化設計 by Rexcan CS

背景說明

2009年位於加州的一間複合材料小工廠Taylormade Racing,決定製造一台大賞賽專用機車,展現他們在碳纖維領域的專業能力。Paul Taylor的合作夥伴John Keogh是一位設計師,來自英國。Keogh認為,剛推出沒多久的moto2級別、加上庫存的Honda CBR 600引擎及不受限的車架,應該可以讓他們好好發揮引擎開發的理念。Keogh立刻著手繪製整體配置圖,完全忽略機車設計的傳統要點:新設計的散熱器位於座位下方(一般是放在引擎前面);懸吊系統為叉式(而非潛望鏡式)。此外還有碳纖維材料的全硬殼式車架,和碳纖維搖臂;位於中間位置的立式油箱,在油料消耗後可減少重量位移的影響。但這麼一來,從高壓車鼻經主軸箱而來的風管,就會跟強制進氣箱及座位下方的散熱器相衝突。如何解決?需要一條直接從燃料電池中間通過的「甜甜圈管」。

圖面畫好後,Taylor就開始用木頭和泡棉,圍繞著Honda引擎,做了一個大模型架(俗稱「公鹿」), 亦即日後全硬殼式車架和油箱的基礎雛形。此外,他也初步完成一個CAD模型。但隨著設計一步步前進,這個CAD模型竟無法反映實際騎乘時的機車狀況。與其花時間東修西改,Keogh認為用3D掃描實體機車的效果會比較好。

由於車架、車鼻、車尾的模具都是現成的,這讓掃描機車看起來是個加速計畫進行的理想辦法,以便提供必要的精確數位模型,有機會應用計算流體力學(CFD)於空氣動力測試驗證。

解決方案

擷取數據輸出後,成為.stl格式下的點雲資料或多邊型網格模型。掃描完成後,將模型數據匯出到HJC的CAD系統中,與RPHA安全帽結構的3D CAD模型相互對照。

與CAD系統中的3D掃描數據模型比較後,便可微調已完成的安全帽模型,讓它更符合Lorenzo的頭部模型,同時預留軟性材料的變形彈性,例如發泡內襯等,並依此決定內襯尺寸及如何生產客製化設計的新內襯,看是要用快速原型技術、或製造新的發泡模具。

一個英國的顧問機構-3D掃描聯盟,針對這個團隊的需求,建議最佳的3D掃描設備。相對於以雷射為基礎的掃描設備,該機構推薦「結構光」3D掃描器。結構光掃描器具備極高的精確度和解析度,通常應用於測量方面。

Solutionix Rexcan CS因其快速「藍光LED」技術而雀屏中選。它能在1個半小時內掃描完車身暗面,緊接著進行約半小時的網格處理過程,如此一來,這件在美國取得的車體數位化資訊,就能跟位於英國的設計師及各地工作夥伴們分享。

美國俄亥俄州的CFD專家團隊TotalSim的Cublin,先前已在CAD模型上進行了初步作業,現在也能運用到這些更精準的掃描數據模型,並期待見到某些空氣動力關鍵特質。雖然CFD初步研究顯示了正面結果,但實體機車第一次試騎時,過熱問題就浮現了,其原因不外乎前風管太大、散熱器太小、或中央風管沒有正確運作。運用掃描數據加上一名位置固定不變的掃瞄騎士,數位版接受了嚴峻考驗,因為理想狀況下,試騎應該讓騎士變換位置以取得比較數據,同時深入了解空氣動力在騎士坐直及各種不同傾斜角度下如何作用。

結果顯而易見。前風管的上部內側沒有氣流,影響所及後散熱器就沒有冷風通過。瞭解原因後,加大風管、加大散熱器的核心尺寸並調整其角度,散熱問題便得以解決。

成效

Taylor評論說,「掃描對我們非常重要,不只能取得做模型所需的正確車體數據,還能透過CFD解決過熱問題。此外,Solutionix既快速又高度精確的掃描,除了讓我們彙整各項調整外,更進一步提升了這台機車的性能。這對設計作業而言,價值無法估計。」 透過掃描與模型實作,逆向工程完成了獨特設計,打造出本案最終成果-一台超有力的摩托車賽車。