Xometry擇冪科技協助 Warwick Moto 生產方程式電動摩托副車架

本案例研究是與 Warwick Moto 的新聞、合作與贊助團隊合作編寫的。

隨著賽車運動的電氣化發展，一個由華威大學學生組成的團隊雄心勃勃地開始研究和製造高度創新的電動超級摩托車。

Warwick Moto 於2019年年中成立，一開始成立的目的是為了參加著名的曼島摩托車賽（IoM）和其他國際摩托車-電動車組賽事。這個25人的團隊成員是來自各個不同專業和學科的學生或者研究學者，他們正在研究電動摩托車競賽前沿的技術來實現他們的宏大理想。雖然賽車是團隊的核心目標，但 Warwick Moto 也提供了一個讓年輕的工程師在多樣的業界環境中體驗和實踐的平台。通過提供這個機會，華威大學能提高工程學科的學生和研究人員的技能，讓他們接觸到現代業界真正的工程項目。

他們做出來的摩托車叫 “Aurora”，採用了一款操控性極好的超級機車的底盤設計。目前團隊正在研發這台賽車的電氣系統，他們希望可以採用一種更新更先進的解決方案用於競賽摩托車，如下文中會提及的浸入式冷卻電池組和原生副車架設計。他們還簽下了經驗豐富的 Tom Weeden 作為車隊的車手。

來自學生們獨特又雄心勃勃的創意，加上贊助商的支持，使這個項目即使在新冠大流行的期間也推進得很快。

副車架的製作

將傳統內燃機轉為現代的電動機過程並非易事，而且總成的適配零件也出現了一些工程技術難題。團隊將傳統內燃機轉化為現代的電動機過程並非易事，而且總成的適配零件也出現了一些工程技術難題。團隊很快就發現，超級摩托車的原生副車架（也就是車手座位所在的區域）需要重新設計，才能安裝電動逆變器；這個設計選擇是因為副車架與所包裹的其他部件有配合限制。由於新冠疫情的防疫要求，團隊在使用華威大學的 WMG 工程設施方面也受到了限制，這使得項目更有挑戰性。因此，Warwick Moto 找到提供按需製造服務的 Xometry 平台尋求支持，希望依託 Xometry 出色的製造能力、技術專長和材料，實現副車架製作的複雜要求。                      

從設計概念到製造，該團隊在副車架項目上堅持不懈地研究。兩個工程專業的大一學生 Nesta Ferguson 和 Aneesh Jois 使用微軟的 Teams 軟體與其他團隊成員和學術導師協商，帶頭開展副車架的設計工作。在六個月的時間裡，設計迭代了100多次，每個階段都對設計進行了優化，過程中也大幅提升了團隊的 CAD 技能。這個項目的成果是他們打造出了世界上行業內首個由鋁材節點加碳素管組合而成的副車架——這個結構設計還能包裹逆變器，同時不增加賽車重量以保持競爭力。成品副車架僅重1.3公斤，比市面上的其他標準成品還要輕約1.5公斤！

設計概述

副車架的設計週期主要有：根據各種限制條件完成概念化設計、然後通過有限元分析（FEA）迭代和驗證設計概念。整個過程中，難的是每個管和節的連結位都需要保持非常小的間隙，然後計算出對應的極限製造公差。這對於零件的有效裝配和結構完整性都非常重要。Rock West 複合材料公司在整個設計過程中為同學們提供了支持，指導他們選擇了合適的碳纖維管、粘接要求和相關材料能力。在整個設計過程中，團隊進行了非常廣泛的 FEA 分析，以確定車架的薄弱位置，並在每次設計迭代中改善方案。FEA 分析還涉及研究在各種負載情況下的部件表現，以及模擬極端的比賽條件，同時還優化了副車架的結構設計。團隊採用的是生成設計方法（generative design method）以更大限度地減少整體質量。

現在所有的零部件都在 Warwick Moto 的車間裡，他們希望能在不久的將來組裝並完成實體副車架總成。如果沒有 Xometry擇冪科技 在零件製造可行性方面的技術投入，以及 Rock West 複合材料公司在碳纖維開發和裝配方面的指導，同學們不可能發展到現在這個的版本。Xometry 公司領先的製造能力，包括精密的 5 軸加工，確保了副車架設計的重大創新得以充分實現。更重要的是，這個獨特的機會給了學生們寶貴的經驗，樹立了他們對製造限制、設計週期優化及故障分析的理解。

物流及技術挑戰

由於項目受到了新冠疫情諸多不確定性的影響，Warwick Moto 團隊遇到了許多物流和技術挑戰。儘管很多計劃因防疫限制而受阻，但團隊依舊以遠程合作的方法成功推進了電動摩托賽車的設計和製造，所有的溝通都是在線上進行的。無數個小時的視頻會議，團隊重新設計了這個重要的結構總成。Xometry 公司遠程提供的技術支持也是產品成功的關鍵。因為大量的在家辦公時間，Warwick Moto 作為一個團隊組織很快就適應了遠程工作流程，不僅進行線上會議，還利用線上平台進行互動和社交。這樣他們哪怕疫情期間無法見面，也能保持團隊健康和士氣。

未來計劃

在2020年底，團隊已經成功完成了電動摩托車的大部分設計工作，僅剩下幾個小部件未完成。2021年，他們的目標是開始製造和組裝所有的部件，希望能在幾個月後成功讓摩托車開上賽道（前提是符合防疫要求）。憑藉副車架設計等項目積累的經驗，目前團隊正在設計和模擬更多的部件。Xometry擇冪科技在浸入式冷卻電池組方面為團隊提供了進一步技術支持，並與其他業界夥伴持續合作以確保 Warwick Moto 的第一代超級摩托車獲得成功。