Xometry 择幂科技协助 Warwick Moto 生产方程式电动摩托副车架

本案例研究是与 Warwick Moto 的新闻、合作与赞助团队合作编写的。

随着赛车运动的电气化发展，一个由华威大学学生组成的团队雄心勃勃地开始研究和制造高度创新的电动超级摩托车。

Warwick Moto 于2019年年中成立，一开始成立的目的是为了参加著名的曼岛摩托车赛（IoM）和其他国际摩托车-电动车组赛事。这个25人的团队成员是来自各个不同专业和学科的学生或者研究学者，他们正在研究电动摩托车竞赛前沿的技术来实现他们的宏大理想。虽然赛车是团队的核心目标，但 Warwick Moto 也提供了一个让年轻的工程师在多样的业界环境中体验和实践的平台。通过提供这个机会，华威大学能提高工程学科的学生和研究人员的技能，让他们接触到现代业界真正的工程项目。

他们做出来的摩托车叫 “Aurora”，采用了一款操控性极好的超级机车的底盘设计。目前团队正在研发这台赛车的电气系统，他们希望可以采用一种更新更先进的解决方案用于竞赛摩托车，如下文中会提及的浸入式冷却电池组和原生副车架设计。他们还签下了经验丰富的 Tom Weeden 作为车队的车手。

来自学生们独特又雄心勃勃的创意，加上赞助商的支持，使这个项目即使在新冠大流行的期间也推进得很快。

副车架的制作

将传统内燃机转发为现代的电动机过程并非易事，而且总成的适配零件也出现了一些工程技术难题。团队将传统内燃机转化为现代的电动机过程并非易事，而且总成的适配零件也出现了一些工程技术难题。团队很快就发现，超级摩托车的原生副车架（也就是车手座位所在的区域）需要重新设计，才能安装电动逆变器；这个设计选择是因为副车架与所包裹的其他部件有配合限制。由于新冠疫情的防疫要求，团队在使用华威大学的 WMG 工程设施方面也受到了限制，这使得项目更有挑战性。因此，Warwick Moto 找到提供按需制造服务的 Xometry 平台寻求支持，希望依托 Xometry 出色的制造能力、技术专长和材料，实现副车架制作的复杂要求。                      

从设计概念到制造，该团队在副车架项目上坚持不懈地研究。两个工程专业的大一学生 Nesta Ferguson 和 Aneesh Jois 使用微软的 Teams 软件与其他团队成员和学术导师协商，带头开展副车架的设计工作。在六个月的时间里，设计迭代了100多次，每个阶段都对设计进行了优化，过程中也大幅提升了团队的 CAD 技能。这个项目的成果是他们打造出了世界上行业内首个由铝材节点加碳素管组合而成的副车架——这个结构设计还能包裹逆变器，同时不增加赛车重量以保持竞争力。成品副车架仅重1.3公斤，比市面上的其他标准成品还要轻约1.5公斤！。

设计概述

副车架的设计周期主要有：根据各种限制条件完成概念化设计、然后通过有限元分析（FEA）迭代和验证设计概念。整个过程中，难的是每个管和节的链接位都需要保持非常小的间隙，然后计算出对应的极限制造公差。这对于零件的有效装配和结构完整性都非常重要。Rock West 复合材料公司在整个设计过程中为同学们提供了支持，指导他们选择了合适的碳纤维管、粘接要求和相关材料能力。在整个设计过程中，团队进行了非常广泛的 FEA 分析，以确定车架的薄弱位置，并在每次设计迭代中改善方案。FEA 分析还涉及研究在各种负载情况下的部件表现，以及模拟极端的比赛条件，同时还优化了副车架的结构设计。团队采用的是生成设计方法（generative design method）以更大限度地减少整体质量。

现在所有的零部件都在 Warwick Moto的车间里，他们希望能在不久的将来组装并完成实体副车架总成。如果没有 Xometry择幂科技 在零件制造可行性方面的技术投入，以及 Rock West 复合材料公司在碳纤维开发和装配方面的指导，同学们不可能发展到现在这个的版本。Xometry 公司领先的制造能力，包括精密的 5轴加工，确保了副车架设计的重大创新得以充分实现。更重要的是，这个独特的机会给了学生们宝贵的经验，树立了他们对制造限制、设计周期优化及故障分析的理解。

物流及技术挑战

由于项目受到了新冠疫情诸多不确定性的影响，Warwick Moto 团队遇到了许多物流和技术挑战。尽管很多计划因防疫限制而受阻，但团队依旧以远程合作的方法成功推进了电动摩托赛车的设计和制造，所有的沟通都是在线上进行的。无数个小时的视频会议，团队重新设计了这个重要的结构总成。Xometry 公司远程提供的技术支持也是产品成功的关键。因为大量的在家办公时间，Warwick Moto 作为一个团队组织很快就适应了远程工作流程，不仅进行线上会议，还利用线上平台进行互动和社交。这样他们哪怕疫情期间无法见面，也能保持团队健康和士气。

未来计划

在2020年底，团队已经成功完成了电动摩托车的大部分设计工作，仅剩下几个小部件未完成。2021年，他们的目标是开始制造和组装所有的部件，希望能在几个月后成功让摩托车开上赛道（前提是符合防疫要求）。凭借副车架设计等项目积累的经验，目前团队正在设计和模拟更多的部件。Xometry 择幂科技在浸入式冷却电池组方面为团队提供了进一步技术支持，并与其他业界伙伴持续合作以确保 Warwick Moto 的第一代超级摩托车获得成功。