E.T.自行车之梦——自行车车架工业再设计案例分享

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世界上第一辆真正意义上的自行车诞生于19世纪初，由德国人德莱斯在法国巴黎发明。这辆自行车是带车把的木制两轮车，没有踏脚板和传动链条。想要前进，得靠双脚交替踏地前进。自行车问世后迅速成为人们青睐的交通工具。多少年来，工程师们不断构思着自己理想的自行车蓝图。

在科幻电影《E.T.外星人》中，小男孩骑着他的小脚踏车，载着E.T. 驶向空中……。这一幕作为电影史上的经典镜头被珍藏。拥有一辆会“飞行”、承载“美好”和“希望”的E.T.自行车，成为我们这一代人的梦想。E.T.自行车之梦开启了一扇“灵感”之门，激发无限的创造潜能，将理想变成现实。

对自行车进行再设计，是日前安世亚太与苏氏集团合作提出的典型再设计项目。利用现代工程仿真和优化技术，以及创新性的精密铸造工艺，追求自行车结构外形差异性、多样化设计，同时给自行车行业以勇气，让我们怀着这个美丽的梦，走出车架款式创新之路。

释放设计潜能

通常，一辆自行车包括车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等部件。车架相当于人的骨架，根据管材的长短构成的角度等影响整体自行车的特性。比如，直线骑行较好的自行车、易转的自行车、骑行舒畅的自行车等，决定这些因素的很多都来自于车架。如何让其更轻便、更牢固、更美观、更舒适，需要不断推陈出新。

很多时候，工程师的创新想法并不一定能够变成实现。其中，工艺束缚就是原因之一。工业再设计一个重要的诱发点，是基于创新性精密铸造工艺的成熟，即无论工程师有多么伟大的设计想法，在制造工艺上都是可以实现的，并避免了后续焊接等工序。“无论多复杂皆可制造”释放了巨大的设计潜能，为任何一个工业品的质量提升和创新打开了一扇巨大的窗户。自行车更是可以通过再设计，实现结构外形创新，满足人们个性化、多样化需求，并且在性能、可靠性、成本、外观、舒适性等获得多方面的提升。

结构外形多样化设计

城市自行车经历过去几十年的发展，结构并没有发生大的变化，但其功用却发生了很大的转移，即不仅仅是代步工具，更是一项休闲运动，代表了一种绿色的出行方式。看起来“千篇一律”的结构，很难带来美的感受。可变形的车架结构设计，是安世亚太与苏氏的工程师们对自行车车架结构上的大胆创意。通过结构优化设计，材料的重新布局和选择，设计成更美观、更复杂、一体化、更加柔性的结构形式，造型自由符合人体工程学，更加舒适美观时尚。但过去由于制造工艺的限制，只能舍弃那些时尚惊艳但难以制造的异形设计。但今天，基于苏氏精密铸造技术，伴我们美梦成真。

当然，异形设计确实突破了以往车架结构设计的标准和规范，结构强度、刚度、可靠性等进行验证和确认是个难题。但没事儿，工程师们有仿真手段可用。仿真分析结果表明，这个一体化的柔性结构满足结构强度、刚度、稳定性要求。我们可以像那个小男孩一样，安心快乐享受骑行（飞行）的乐趣。

对整体车架进行有限元仿真分析

绿色制造工艺，一体化成型

从科学的角度讲，影响安全还有焊缝和焊点。以焊接工艺手段成型的车架，多道焊缝不仅仅影响外观质量，由于多次焊接，对车架力学性能造成极大影响，解决抗变形，解决焊接材料相容性及焊接热影响区材料性能下降，是目前焊接车架的瓶颈。一体化成型免焊接环节，大大降低了车架在使用中的失效因素，极大地提高使用的可靠性，有效解除了诸多追求多样外形的创新设计在制造环节的工艺束缚。

焊接工艺手段成型的车架

一体化车架

基于车架再设计理念和原型，采用创新性的精密铸造工艺，最终我们看到的是一个单个的“零件”车架，结构外形非常光滑、美观，车架整体可靠性也获得大大提升，真正实现了集轻便、美观、牢固、舒适、环保于一体。设想一下，如此车架结构，搭配精致零件和组装技术，一定会是“惊艳”一片。

工业4.0时代，E.T.自行车之梦，离我们越来越近。

这就是再设计的魅力。所谓再设计是重新审视原有设计，让设计回归需求本源，以最自然的方式来探索设计的本质，效法自然。不断的再设计过程，是不断解放思想、大胆创新的过程。对自行车车架的再设计，是基于再设计理念和方法对传统自行车进行的改造尝试。这种尝试会使我们离E.T.的自行车之梦越来越近。更重要的是，E.T.让自行车飞了起来，“再设计”确是让自行车设计理念飞了起来。

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