如何使用Artec Leo提升F3跑车性能

作者Jean Colet

挑战:工程学硕士学位论文研究如何提升一辆现役F3跑车流线设计

解决方案:Artec Leo, Artec Studio

效果:汽车3D扫描用于精准前翼设计,提升汽车的直线和转弯速度。

像Dallara F399/01这样的跑车是几十年来工程发展的成果。马达、骨架、材料都不断改进,在满足赛车运动技术规范的同时,大幅提升跑车性能。事实上,赛车工程界多年来取得了重大突破,看起来似乎没有多少提升空间了。至少在没有大量资金和时间投入的情况下,很难突破。试想一下,如果有人想在比赛中拥有技术优势,那还能有哪些途径呢?威尔士三一圣大卫大学(UWTSD)工程学硕士研究生John Hughes给出了一个简单的方案:空气动力学。

“每个细节,哪怕做出一点调整,都会有效。目前,较项目之前,我们已经提升直线速度10倍。仅仅通过调整汽车流线型设计。”

John和另一位空气动力学研究生、两位车主,一起研究了Dallara的前翼,这是他硕士毕业设计项目。他们的目标是要提升跑车性能,目前正在参与British Sprint Championship,这是英国每季16场比赛的知名赛事。每次比赛间隔,John和他的团队都会有一小段时间让他们在斯旺西海港旁的大学汽修库改造跑车。

SBD的Dallara F399/01,正在安格尔西岛的赛车道上驰骋

团队有段时间采用手动测量工具测量F3尺寸,但这么做不仅耗时,还不够精确。所以,他们自然想到要换一种可靠方式,以更快完成更准确的测量。于是,他们开始考虑3D扫描科技。起初,他们尝试了最基本的3D扫描法,制作了CAD模型,但仍然不够精确。当他们听闻专业3D扫描解决方案后,立刻联系了英国Artec 3D大使Central Scanning,希望他们能给出满意的答复。看到最新3D扫描仪Artec Leo的原始扫描后,John知道自己选对了。“看到捕获效果有那么丰富细节,和之前效果相比,简直无敌。太优秀了,和以前的效果不能比,”他表示。

John Huges(右)和Central ScanningTom White(左)直接在Leo的触摸屏上查看Dallara 3D模型预览

Central Scanning的Nick Godfrey和Tom White先对任务做了初步分析,发现Artec Leo最适合这项工作。“Leo可以快速捕获大中型物体。无需做任何事前准备,可直接进行现场扫描,”Nick说道。“扫描仪全自动,也就是说不需要连接电线或电脑,有碍行动。这款扫描仪使用轻松,秒杀其他任意一款3D扫描解决方案。”

Leo配备电池和实时显示扫描进程的触摸屏,数据可存储于存储卡上,方便后续导出至电脑。Tom在UWSTD的汽修库扫描了Dallara,没有用到任何其他设备。整车扫描花了不到2小时。扫描数据在Artec Studio中耗时一天处理完成,几天后,就将完整的CAD模型发送至John。

便携的Leo使现场扫描又快又轻松

值得主义的是,在空气动力学领域,设计中的毫米级改变也需要投入大量工作。Artec Leo捕获速度惊人,可每秒捕获300万点,屏幕实时显示3D扫描进程。拥有高度精确的整车数码几何,John可以在Ansys上更好的进行计算流体动力(CFD)模拟,通过逼真的3D模型分析微调车身流线设计的各种可能。

“我通常在不改变各部位几何的情况下,先尝试优化原有部件。比如,原有前翼有多个组成部分,包括襟翼与小翼。我会先研究一下,移动襟翼是否会改善整翼性能,”John解释道。“这一过程可能持续数月。但也可以借助实验设计软件。原始几何优化后,我会研究CFD结论,继续优化原始几何。这种方式可以节省制造时间和成本,因为可以尽量保留原始前翼。”

Artec Studio界面中Dallara F399/01 的3D点云图

Artec Studio中的成品3D模型(左)和通过捕获数据制作的CAD模型(右)

分析和设计完成后,修改过的部件会发送到Fibre-Lyte,这是一家高性能运动碳纤维制造商。在3D铣床的协助下,他们可重复生产一次性部件,价格划算,若需要大体积,也可以缩放。

制作完成的部件一安装到赛车上,John就注意到了差异:“修改后,我们已经看到直线和转弯速度加快。我对破风板设计做了几处修改,每一处都现实能提升赛车性能。模拟结果表明很有希望做出进一步改进。”

John在F3上设计的破风板

为何在大学使用Artec 3D扫描仪?

就像John的项目一样,工程或考古、设计、运动科学等其他领域的专业3D扫描对学生有极大的好处。学习最新技术,保证学生为未来职业道路做好充分准备,在计量学、逆向工程、遗迹保护等行业成为佼佼者。

Artec 3D产品线可实现最精准的3D扫描,满足不同规模的扫描任务。Artec 3D推出了大受欢迎的教育套餐,能与世界各地高校合作,倍感荣幸。面向大中小学、研究机构推出的特殊套餐提供了目前最高级的培训工具和实践机会,以培养下一代专业人士。

3D扫描初体验大获成功,威尔士三一圣大卫大学希望能在各类工程项目中继续使用Artec 3D产品,用于摩托车、边三轮摩托车的扫描。

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