為何I.D. R Pikes Peak「94」就是強?Volkswagen將成功歸功於3D列印

要挑戰派克峰(Pikes Peak)爬山賽最重要的就是,必須克服從海拔2862公尺的起點一路衝向海拔4302公尺終點所面臨的高山氣候。

在這裡爬山不僅是馬力要足夠,到了高山上空氣稀薄對於內燃引擎燃燒效率而言非常不利。所以能跑出好成績的車款,不是渦輪增壓動力;就是電動車,其中當然還要考慮空氣稀薄對於空氣力學的影響,所以歷代的最速車幾乎都配上非常顯眼的大尾翼,Volkswagen第一輛純電動力賽車I.D. R Pikes Peak當然也不例外。

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對於Volkswagen Motorsport工程師而言,當初研發I.D. R Pikes Peak還有一項挑戰,那就是僅有八個月的時間就必須從無到有然後見真章,時間一刻一秒對他們來說都是非常寶貴的。所以傳統開模製造車輛組件的速度將會讓進度嚴重落後,尤其是碳纖維組件,其製作過程更為耗時,因此最後決定用3D列印科技以「推演」的方式來解決。

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為此,他們用3D列印的方式製作出數百種不同配置1:2比例的模型,在Porsche Weissach研發中心風洞進行空氣力學測試,如此一來便能縮短測試及反覆修改的時間,製作出空力表現最佳化的賽車。然而,當開始著手進行空力測試時,距離比賽其實只剩下三個月時間。

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Volkswagen Motorsport的Benjamin Ahrenholz博士表示,「我們使用3D列印機為風洞模型製作了大約2,000個單獨的部件,甚至於有時候會有好幾台列印機同時在工作著」、「這些部件僅須幾天內即可供團隊使用。相對於傳統製造方式,例如:碳纖維,我們不得不等上更多天、甚至幾週才行」。3D列印工藝最大優點就是能以非常快速,並且低成本的方式製造單一物件。舉前輪弧上方的通風上蓋為例,這是提供車頭下壓力的關鍵空力部件,必須不斷地進行修改,使用3D列印是再適合不過了。

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開發階段於1:2模型身上使用的每一塊3D列印部件的邊長都不會超過50公分,例如:提供煞車以及電池空氣流卻通道就只有幾公分長而已。Ahrenholz博士表示,「有時,工程師能夠使用3D列印來縮短測試品的交付時間。這樣我們就不必因為某個部件尚未準備完成就暫停測試。例如:電池、電力驅動電子設備的外蓋」。

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由於以3D列印柔軟的熱塑性聚合物塑料製造的部件,並不能承受很大的機械力負荷,所以測試模型的尾翼還用鋁來替代,所以3D列印只會在風洞中扮演次要角色。然後,只有在測試階段確定理想之後,實車所有外觀部件均會改由碳纖維複合材料或金屬來替代,然後進風洞做最後的確認。

此外,3D列印過程中使用的塑料需先加熱來保持流動粘性,以便在打印機噴嘴中進行處理。以這種方式生產的零件在冷卻時會略微收縮,這意味著經過印刷程序之後,最終尺寸不能精確定義到100%。所以I.D. R Pikes Peak上使用3D列印製作唯一的部件是輔助部件,如:高壓電纜和開關的支架。3D列印不僅在測試階段,對於破紀錄的挑戰中也發揮了作用。

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操駕I.D. R Pikes Peak不僅有著比F1還要快的加速性能所帶來的過癮感,駕駛座旁邊就是高壓電纜,真的是緊張刺激呀!

I.D. R Pikes Peak的動力來自前後軸各一具的電動馬達,最大綜效輸出來到500kW(約680hp)以及66.3kgm的最大扭力,搭配輕量化設計,車重不到1100kg以及傲人的空氣力學,得以實現0-100km/h僅需2.25秒的加速表現,甚至比F1以及Formula E賽車都還要快!

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Bear

曾於2002~2004任職於Option改裝車訊編輯,之後轉戰汽車銷售十餘年,擔任總代理新車及超級跑車的銷售業務及公關企劃,藉由過去的工作經驗作貼切的報導,以協助讀者們購車前的參考,是在下的職責以及撰稿方向。