世界上第一輛真正意義上的自行車(chē)誕生于19世紀(jì)初，由德國(guó)人德萊斯在法國(guó)巴黎發(fā)明。這輛自行車(chē)是帶車(chē)把的木制兩輪車(chē)，沒(méi)有踏腳板和傳動(dòng)鏈條。想要前進(jìn)，得靠雙腳交替踏地前進(jìn)。自行車(chē)問(wèn)世后迅速成為人們青睞的交通工具。多少年來(lái)，工程師們不斷構(gòu)思著自己理想的自行車(chē)藍(lán)圖。

    在科幻電影《E.T.外星人》中，小男孩騎著他的小腳踏車(chē)，載著E.T.駛向空中……。這一幕作為電影史上的經(jīng)典鏡頭被珍藏。擁有一輛會(huì)“飛行”、承載“美好”和“希望”的E.T.自行車(chē)，成為我們這一代人的夢(mèng)想。E.T.自行車(chē)之夢(mèng)開(kāi)啟了一扇“靈感”之門(mén)，激發(fā)無(wú)限的創(chuàng)造潛能，將理想變成現(xiàn)實(shí)。

圖1 科幻電影《E.T.外星人》

    對(duì)自行車(chē)進(jìn)行再設(shè)計(jì)，是日前安世亞太與蘇氏集團(tuán)合作提出的典型再設(shè)計(jì)項(xiàng)目。利用現(xiàn)代工程仿真和優(yōu)化技術(shù)，以及創(chuàng)新性的精密鑄造工藝，追求自行車(chē)結(jié)構(gòu)外形差異性、多樣化設(shè)計(jì)，同時(shí)給自行車(chē)行業(yè)以勇氣，讓我們懷著這個(gè)美麗的夢(mèng)，走出車(chē)架款式創(chuàng)新之路。

釋放設(shè)計(jì)潛能

    通常，一輛自行車(chē)包括車(chē)架、輪胎、腳踏、剎車(chē)、鏈條等部件。車(chē)架相當(dāng)于人的骨架，根據(jù)管材的長(zhǎng)短構(gòu)成的角度等影響整體自行車(chē)的特性。比如，直線騎行較好的自行車(chē)、易轉(zhuǎn)的自行車(chē)、騎行舒暢的自行車(chē)等，決定這些因素的很多都來(lái)自于車(chē)架。如何讓其更輕便、更牢固、更美觀、更舒適，需要不斷推陳出新。

    很多時(shí)候，工程師的創(chuàng)新想法并不一定能夠變成實(shí)現(xiàn)。其中，工藝束縛就是原因之一。工業(yè)再設(shè)計(jì)一個(gè)重要的誘發(fā)點(diǎn)，是基于創(chuàng)新性精密鑄造工藝的成熟，即無(wú)論工程師有多么偉大的設(shè)計(jì)想法，在制造工藝上都是可以實(shí)現(xiàn)的，并避免了后續(xù)焊接等工序。“無(wú)論多復(fù)雜皆可制造”釋放了巨大的設(shè)計(jì)潛能，為任何一個(gè)工業(yè)品的質(zhì)量提升和創(chuàng)新打開(kāi)了一扇巨大的窗戶。自行車(chē)更是可以通過(guò)再設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)外形創(chuàng)新，滿足人們個(gè)性化、多樣化需求，并且在性能、可靠性、成本、外觀、舒適性等獲得多方面的提升。

結(jié)構(gòu)外形多樣化設(shè)計(jì)

    城市自行車(chē)經(jīng)歷過(guò)去幾十年的發(fā)展，結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)生大的變化，但其功用卻發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)移，即不僅僅是代步工具，更是一項(xiàng)休閑運(yùn)動(dòng)，代表了一種綠色的出行方式。看起來(lái)“千篇一律”的結(jié)構(gòu)，很難帶來(lái)美的感受。可變形的車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是安世亞太與蘇氏的工程師們對(duì)自行車(chē)車(chē)架結(jié)構(gòu)上的大膽創(chuàng)意。通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，材料的重新布局和選擇，設(shè)計(jì)成更美觀、更復(fù)雜、一體化、更加柔性的結(jié)構(gòu)形式，造型自由符合人體工程學(xué)，更加舒適美觀時(shí)尚。但過(guò)去由于制造工藝的限制，只能舍棄那些時(shí)尚驚艷但難以制造的異形設(shè)計(jì)。但今天，基于蘇氏精密鑄造技術(shù)，伴我們美夢(mèng)成真。

    當(dāng)然，異形設(shè)計(jì)確實(shí)突破了以往車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、可靠性等進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)是個(gè)難題。但沒(méi)事兒，工程師們有仿真手段可用。仿真分析結(jié)果表明，這個(gè)一體化的柔性結(jié)構(gòu)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性要求。我們可以像那個(gè)小男孩一樣，安心快樂(lè)享受騎行（飛行）的樂(lè)趣。

圖2 對(duì)整體車(chē)架進(jìn)行有限元仿真分析

綠色制造工藝，一體化成型

    從科學(xué)的角度講，影響安全還有焊縫和焊點(diǎn)。以焊接工藝手段成型的車(chē)架，多道焊縫不僅僅影響外觀質(zhì)量，由于多次焊接，對(duì)車(chē)架力學(xué)性能造成極大影響，解決抗變形，解決焊接材料相容性及焊接熱影響區(qū)材料性能下降，是目前焊接車(chē)架的瓶頸。一體化成型免焊接環(huán)節(jié)，大大降低了車(chē)架在使用中的失效因素，極大地提高使用的可靠性，有效解除了諸多追求多樣外形的創(chuàng)新設(shè)計(jì)在制造環(huán)節(jié)的工藝束縛。

圖3 焊接工藝手段成型的車(chē)架

圖4 一體化車(chē)架

    基于車(chē)架再設(shè)計(jì)理念和原型，采用創(chuàng)新性的精密鑄造工藝，最終我們看到的是一個(gè)單個(gè)的“零件”車(chē)架，結(jié)構(gòu)外形非常光滑、美觀，車(chē)架整體可靠性也獲得大大提升，真正實(shí)現(xiàn)了集輕便、美觀、牢固、舒適、環(huán)保于一體。設(shè)想一下，如此車(chē)架結(jié)構(gòu)，搭配精致零件和組裝技術(shù)，一定會(huì)是“驚艷”一片。

    工業(yè)4.0時(shí)代，E.T.自行車(chē)之夢(mèng)，離我們?cè)絹?lái)越近。

圖5 E.T.自行車(chē)之夢(mèng)

    這就是再設(shè)計(jì)的魅力。所謂再設(shè)計(jì)是重新審視原有設(shè)計(jì)，讓設(shè)計(jì)回歸需求本源，以最自然的方式來(lái)探索設(shè)計(jì)的本質(zhì)，效法自然。不斷的再設(shè)計(jì)過(guò)程，是不斷解放思想、大膽創(chuàng)新的過(guò)程。對(duì)自行車(chē)車(chē)架的再設(shè)計(jì)，是基于再設(shè)計(jì)理念和方法對(duì)傳統(tǒng)自行車(chē)進(jìn)行的改造嘗試。這種嘗試會(huì)使我們離E.T.的自行車(chē)之夢(mèng)越來(lái)越近。更重要的是，E.T.讓自行車(chē)飛了起來(lái)，“再設(shè)計(jì)”確是讓自行車(chē)設(shè)計(jì)理念飛了起來(lái)。

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本文標(biāo)題：自行車(chē)車(chē)架工業(yè)再設(shè)計(jì)案例：E.T.自行車(chē)之夢(mèng)

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