力學(xué)仿生應(yīng)用：空氣動力學(xué)——風(fēng)阻系數(shù)0.06的箱鲀

自1886年發(fā)明汽車以來，梅賽德斯-奔馳不斷以科技創(chuàng)新定義車輛的性能表現(xiàn)?；诹W(xué)仿生原理，空氣動力學(xué)通過模擬大自然中擁有超低風(fēng)阻表現(xiàn)的生物形態(tài)，對物體結(jié)構(gòu)的流體力學(xué)進行性能優(yōu)化。

梅賽德斯-奔馳一直致力于空氣動力學(xué)的仿生科技研發(fā)，早在2005年就發(fā)布過一款“仿生概念車”，它以獨特的仿生設(shè)計與車身結(jié)構(gòu)，帶來超低風(fēng)阻與超高能效。

為了打造“仿生概念車”，工程師需要在自然界中，尋找一個能夠有助于設(shè)計出擁有卓越空氣動力學(xué)、安全舒適性、環(huán)保效能的車輛原型。通過大量的研究和篩選，最終，工程師在箱鲀（Boxfish）身上找到了靈感。

箱鲀生活在熱帶水域，雖然它的身體看上去四四方方還有些棱角，但是卻擁有極佳的流體力學(xué)屬性，具有理想的空氣動力學(xué)外形。工程師根據(jù)魚身制作了1:1模型，測算出其風(fēng)阻系數(shù)僅為0.06。工程師根據(jù)箱鲀的流體線條，設(shè)計出“仿生概念車”模型，并進行了一系列風(fēng)洞試驗與輪廓優(yōu)化，最終聯(lián)合科學(xué)家打造出一款4.24米長、可容納4人和行李空間的緊湊型車型，創(chuàng)造出當(dāng)時同級罕見的0.19超低風(fēng)阻系數(shù)。

結(jié)構(gòu)仿生應(yīng)用：輕量化與高剛度——骨骼是最出色的輕量化“工程師”

自然界中很多生物都具有一定的強度和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。例如樹木和骨骼——它們都用盡可能少的材料，達到盡可能高的堅固性。

在與仿生學(xué)專家的合作下，工程師通過電腦建模，將自然界中的生長原理轉(zhuǎn)化為汽車工程?！胺律拍钴嚒钡能嚿砗偷妆P通過電腦進行仿真建模，借助“軟區(qū)域清除”方式，其受力小的部位，材料被逐步減少至清除，高負荷部位的材料則進一步加強。通過“軟區(qū)域清除”，“仿生概念車”的白車身重量減輕了約30%，而高水平的穩(wěn)定性、耐撞性和駕駛感受依舊超凡。

基于長期的仿生學(xué)研究，梅賽德斯-奔馳打造出VISION EQXX概念車的仿生部件。在設(shè)計位于后底板處的目前梅賽德斯-奔馳最大的鋁結(jié)構(gòu)鑄件BIONEQXX?時，工程師從大量自然網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的力學(xué)形態(tài)與原理中汲取靈感，根據(jù)部件的功能需求，盡量在負荷部位使用承重材料，無負荷部位最大化減少材料使用，從而設(shè)計出高度輕量化的網(wǎng)狀仿生結(jié)構(gòu)。

在設(shè)計過程中，工程師借助3D游戲行業(yè)和好萊塢動畫中使用的圖像和多邊形建模的數(shù)字仿真技術(shù)，快速確定BIONEQXX?一體式鑄件的負載位置，免去了之前以大量金屬鑄造來確定承重的設(shè)計環(huán)節(jié)，從開發(fā)到成型僅用時4個月。最終，經(jīng)過BIONICAST?一體鑄造技術(shù)打造，BIONEQXX?能夠以極輕的單個部件內(nèi)實現(xiàn)功能整合，而整體剛度與碰撞性能依然表現(xiàn)突出，重量也大為降低。

BIONEQXX?一體式鑄件與其它部件的拼接采用了42個UBQ創(chuàng)新材料貼片進行封合，這一替代傳統(tǒng)塑料的創(chuàng)新材料由生活垃圾提煉加工而成，經(jīng)過幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，由3D打印制作成型，再通過特殊的粘合工藝，完美貼合于鑄件拼接處，進行完全密封，從而有效防止水和污垢入侵，并帶來出色的剛度與隔音效果，部件重量更降低了15%到20%。

信息與控制仿生應(yīng)用：信息交互與神經(jīng)形態(tài)處理——像人腦般思考，像變色龍般反應(yīng)

生物間信息的傳遞也是仿生學(xué)研究的領(lǐng)域，梅賽德斯-奔馳將仿生學(xué)的創(chuàng)想應(yīng)用于科幻世界的交通場景中。

梅賽德斯-奔馳VISION AVTR概念車的設(shè)計結(jié)合了電影《阿凡達》中“潘多拉”星球生物的結(jié)構(gòu)和造型，以汽車后部的33個可多向移動的表面元件打造出“仿生襟翼”，它如同變色龍的皮膚，使VISION AVTR概念車與其周圍環(huán)境實現(xiàn)了全新互動。

這些“仿生襟翼”會對來自外部的接近做出反應(yīng)，并通過微妙與自然的變化與駕駛員進行溝通。

在仿生學(xué)的現(xiàn)實應(yīng)用中，梅賽德斯-奔馳VISION EQXX概念車的交互執(zhí)行就如同人腦的思考過程，它以“神經(jīng)形態(tài)計算”來進行交互指令的信息處理。相比傳統(tǒng)計算機線性的信息處理方式，“神經(jīng)形態(tài)計算”如同大腦一樣處于全方位互聯(lián)狀態(tài)，負責(zé)數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理的元件或模塊構(gòu)建起“脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，信息指令被編碼成不同脈沖信號分散在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進行高效同步處理，從而大幅提高車機的思維與反應(yīng)能力，并且能源消耗僅在脈沖信號出現(xiàn)時觸發(fā)，有效降低幾個數(shù)量級的信息處理能耗。這一形態(tài)恰與組成人腦數(shù)十億計的、相互連接的神經(jīng)元頗為相仿。例如，VISION EQXX概念車讀心語音助理的“熱詞感知”功能，其處理效率是傳統(tǒng)語音控制的5-10倍。

材料仿生應(yīng)用：可持續(xù)材料——仙人掌、蘑菇的“皮革”觸感

未來在車輛材質(zhì)上，梅賽德斯-奔馳將自然材料與設(shè)計作為首選，采用可持續(xù)或植物型材料，表達這個時代最難能可貴的環(huán)保責(zé)任與產(chǎn)品價值。

VISION EQXX概念車的門把手由Biosteel?纖維制成，這是一種高強度的生物科技材料，也是獲得認證的可生物降解的純植物絲綢。

VISION EQXX概念車的座椅棱紋采用了名為Mylo?的可持續(xù)材料，這是一種獲得認證的純素皮革替代品，由菌絲體制成，也就是蘑菇的根狀結(jié)構(gòu)。

動物皮革替代品Deserttex?是一種源于仙人掌成分的可持續(xù)生物材料，由仙人掌粉末纖維及可持續(xù)生物基聚氨酯基質(zhì)組合而成，這種皮革替代品的觸感極其柔軟，打造出VISION EQXX概念車可持續(xù)的豪華質(zhì)感內(nèi)飾。

發(fā)展“自然技術(shù)”的仿生工程是梅賽德斯-奔馳創(chuàng)新之旅中的堅定一步，致力于用可持續(xù)的方式，打造可持續(xù)的產(chǎn)品。

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