数字原型如何极大地改善工程

在数字计算出现之前，从绘图板上提出想法并将其变为现实的下一步是构建原型。

原型可以是单独的零件或完整的汽车，一旦它们被制造出来，它们就可以按照自己的速度进行测试，看看它们的性能如何，在某些情况下，如果需要，还可以进行破坏测试。

传统的原型制作是一个缓​​慢而昂贵的过程，因为即使有最好的工程师，理论也并不总是在实践中得到证实。绘图板和原型之间的不断来回成本高昂且非常耗时。

用于设计和模拟产品性能的计算机辅助设计 (CAD) 和计算机辅助工程 (CAE) 彻底改变了一切，不可避免的结果是，汽车现在可以在任何物理原型出现之前在虚拟世界中进行设计、原型制作和测试建成。在原型进入风洞或进入测试轨道之前，制造商可以比以往任何时候都更接近最终结果。

保时捷的下一代 Macan 就是一个很好的例子。该公司为不同目的创建了 20 个虚拟原型，从空气动力学到能源管理和声学。它们的同时使用不仅使工程团队能够识别缺陷，而且在组装完整的虚拟汽车时还能发现不同学科之间的设计冲突。

由于可能比平时更多地关注空气动力学，以最大限度地减少阻力并最大限度地扩大电动运动型 SUV 的续航里程，空气动力学专家能够尽早掌握虚拟原型。他们在 2017 年左右开始研究流动模型，现在正在对冷却管道等细节进行最后润色。没错：虚拟原型设计和模拟现在变得如此精确，以至于它可以将温度变化对组件和汽车的性能考虑在内。

EV 与传统 ICE 汽车之间差异的一个不太明显的方面与电动传动系统的温度控制和管理有关 - 或者，从工程角度来说，是热力学。

EV 冷却系统与 ICE 汽车的冷却系统完全不同。燃料箱不需要冷却，但高压驱动电池需要仔细的热管理。电动机和电力电子设备也是如此。现代内燃机的运行温度在 90 到 120 摄氏度之间，而电动动力总成的各种元件的运行温度从 20 到 70 摄氏度不等。调整空气动力学以保持该范围可能与使用气流冷却组件不一致，这会导致阻力，所以这两个学科是齐头并进的。

在数字原型制作之前，车辆部件的快速原型制作已如火如荼。CAD 驱动的多轴铣床(机床)能够使用各种材料创建复杂的形状，因此无需使用完整的生产工具即可创建原型组件。还可以制造原型制造工具，例如用于压制车身面板的模具。它们通常由高碳钢制成，成本高昂，但较软的原型模具可以用合金快速制成，尽管它们的寿命很短，但可以进行短时间的冲压以进行评估。

因此，数字化和快速原型设计不仅为制造商节省了资金，而且还为我们提供了更少妥协的汽车。

保持驱动程序在循环中

数字开发并不会以 CAD 和虚拟原型制作结束。模拟用于让“驾驶员参与”以评估机舱人体工程学、仪表和控制。“座箱”用于机舱的虚拟表示中，让专家和普通驾驶员都能体验真实的情况。下周我将更详细地讨论这个主题。