用设计研发 支持绿色科技

Troowin
燃料电池研发案例

用设计研发
支持绿色科技

Troowin携手英国IDC进行可用于所有飞行器的氢气燃料电池模组设计研发项目,融合企业自主研发的创新科技,以更轻便、小巧、直观易用且符合用户审美的形式推向市场。

结合企业创新技术,实现更绿色的燃料电池

Troowin携手英国IDC进行可用于所有飞行器的氢气燃料电池模组设计研发项目,致力将企业自主研发的创新科技与氢气燃料电池相结合,以更轻便、小巧、直观易用且符合用户审美的形式推向市场。

电池的轻量与小巧是影响无人驾驶飞机性能的关键要素,它关系到飞行设备上升高度、飞行时长等诸多表现。纵观全球市场,同类产品尚不普及,其中部分产品要么价格高昂要么使用方式不够直观亦或欠缺美感;而在国内市场中,还未有相关产品面世。

因此,企业希望在当前市场现状下,利用氢燃料本身轻质,且在反应的过程中质量还将逐步减轻的优势,并通过设计研发探索多种可能性融入最终产品,最大程度上实现能源节约。

IDC最初获得的企业原型,是一款部件与部件之间仅以功能逻辑相结合,而尚未进行任何结构、外观优化的原始功能模型。对此,IDC的工作将是在保持产品的功能逻辑的基础上通过优化结构与布局方式实现尺寸的精缩;通过选取最佳材料、简化部件等途径实现轻量化;通过协调外观与内部结构实现直观、友好,且具有美学性能、熟悉亲和的外观

实现项目之初设立的既定指标,控制新风险的生成,使得反复尝试与细微调整贯穿了项目全过程。

“平衡所有需求是设计过程中最大的挑战”

结构简化的原则是:创建比原部件更小、更轻的部件,或在单一部件中集合多项功能以达到“一物多用”的目的。比如,在确保功能一致的前提下,工程师以中空结构件代替了设备部件之间的连接管,使其轻便、小巧、省料。该结构思路,也被应用于其他部分的设计。

在探索可能性的过程中,工程师原本希望通过使用强度更高的材料减轻重量,就碳纤维进行了探索,但最终通过工程计算得出的结论却论证了碳纤维的强度超出了产品的需求,不必要地增加部件重量的同时,也将增加材料成本。在反复的验证和探索后,工程师最终决定选择ABS作为机壳材料,同时考虑到量产的成本和简易性,最终确定以热成型实现机壳加工,保证设计和生产的全方面要求。

通风结构的巧妙设计,是满足简化结构和优化材料的绝佳例证。

如要实现电池的正常运行,需要良好的通风以冷却工作中不断生成的热量,同时为氢气的化学反应提供足量的氧气。通风需要足够的空间,即燃料与风扇之间需要设置一个腔室。根据Troowin的建议,IDC的设计工程师取消了原有的通风管,代之的是通过结构设计形成气路,创建的骨架结构将中间不提供支撑力的材料挖空,以轻薄的薄膜材料替代,成功实现了轻量化的需求。

“平衡所有需求,是设计过程中最大的挑战。”高级设计工程师傅思博说到:“新增特征、材料自重、部件尺寸及要求强度下最精、最佳成型工艺和最终目标之间的平衡带来了太多相互关联的取舍要素,我们工作的全部内容就是尽全力实现最初设定的目标。”

IDC的优势和工作具体给企业带来的价值即是:解决复杂设计系统要素之间的矛盾,并最终提供一款最佳的设计方案。

IDC技术总监潘麦克对此表示:“项目初期,我们允许无数好的点子以帮助我们不断生成创新、有趣的特征,然后用‘简化原则’但将它们逐一增加到产品上并平衡精缩与轻量化的设计初衷。因此,设计工程师历经设计迭代,在保持所有新增优秀特征的同时,实现部件的更具功能且简洁性是这个项目中最大的挑战。”

平衡的哲学在实现直观好用兼并美观大方的外观方面也得以体现。

功能上的直观好用需要实现三个目标:产品要易于安装在飞行器上、滤网方便更换、设备的各项连接清晰直观。

基于上述目标,设计师采用清晰明确的框架及凹槽结构引导用户方便找到安装及连接路径;同时特意将电池原有的金属结构展露在外,以确保从视觉角度传递工业类产品应具备的牢固、可靠的特征;此外,为更接近飞行器本身的风格,塑料外壳采用了暗色亚光表面处理,以展现低调含蓄。

这种结构巧妙、不同材料及风格元素的综合应用,从外观上平衡了实用性及美学性,并完全符合轻量、小巧的最终目标。

设计理念带来的价值

IDC的设计理念不仅为企业提供了一款简约轻便,最终高度实现目标的产品,同时也给其设计与工程团队带来灵感,重新审视设计方法与实现途径,并运用在其他的系列产品研发中。

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