高等院校赛车制造商和 Siemens PLM Software 携手激发设计创新和经济可持续性，在学生方程式赛车大赛中脱颖而出

未来工程师的摇篮

阿伦应用技术大学 (Aalen UAS) 的教育不局限于理论知识。从数字化网络、健康、电动汽车到可再生能源、光子学或机器人科学，阿伦应用技术大学努力培养学生成为当地企业需要的高级专家。

为掌握一流的设计技能、符合就业市场需求，阿伦应用技术大学工程专业的学生还参与了电动汽车系列赛。E-Motion Rennteam Aalen 作为 2009 年创办的正式俱乐部和非营利性组织，从头开始设计和构建自己的赛车，与全世界 600 多个大学生团队在 18 项赛事中激励角逐。

学生方程式赛车大赛是世界范围内最大的工程竞赛。是否能够赢得比赛并不只是根据固定圈数之后谁最先冲过终点来评判。除加速赛和打滑时转弯以及避障资格赛和 22 公里耐力赛以外，参赛选手需展示赛车并解释其开发过程。汽车行业名人和赛车专家组会评判设计、制造、底层商业计划和成本分析。

从一开始，E-Motion Rennteam 就集中精力研制电动赛车，并于 2012 年推出第一款车型。2018 年，该俱乐部还开发了无人驾驶汽车，参加当年的学生方程式大赛。

“在这个俱乐部里，来自不同院校机械、电子工程、金融和营销专业的学生，在时间和资源有限的压力下，一起努力协作，只为实现一个共同的目标，”E-Motion Rennteam Aalen 俱乐部的首席技术执行官 (CTO) 费利克斯·赫尔佐格 (Felix Herzog) 说道。“离开校园之后，他们都是很快能够投入竞赛的工程师。”

The E-Motion Rennteam Aalen is a group of students at the Aalen University of Applied Sciences who design and build electric race cars to compete in the Formula Student racing series.

波动不定的工程挑战

E-Motion Rennteam 由阿伦应用技术大学不同院系的 55 名成员组成。其中工程系的学生为每辆车设计了成百上千个零部件。

“我们一直使用到 2014 年的多重 CAD 环境暴露出很多问题，”E-Motion Rennteam 原首席执行官 (CEO) 兼阿伦应用技术大学校友卡罗琳·赖歇尔特 (Carolin Reichelt) 说。“工程系的学生需要熟悉几种软件的不同用户界面，而标准化为 Step 之类中立文件格式就意味着要降低模型的详细级别。”

另一大挑战在于人员波动性。“很多学生只在俱乐部呆一个学期或者两个学期，”赫尔佐格说。“无论他们在赛季学到了什么，如果他们能够分享，他们的知识就会保留在团队中而不会丢失。”

为了给学生们提供应对这些挑战的途径，E-Motion Rennteam 对他们的计算机辅助设计 (CAD) 软件进行了统一，并引进了产品生命周期管理 (PLM) 软件。为使这一过渡尽可能顺利，一篇硕士论文首次展示了新软件。

For all mechanical design work and some verification, E-Motion Rennteam Aalen uses NX software.

NX 和 Teamcenter 带来成功设计

使用 Siemens PLM Software 的 NX™ 软件辅助 CAD 设计，E-Motion Rennteam 工程师们为他们的赛车创建了极为复杂的 3D 模型。“从一开始，我们的模型就包括每一个螺钉、法兰或扎带，”赫尔佐格说道。“这种极其细微的细节保证了加工时不会出现意外。”

团队使用学校的基础设施进行零件生产。尽管赞助商制造了很多加工件，所有碳纤维增强塑料 (CFRP) 车身工作都是成员在自己的车间生产的。

“使用 NX 创建的 CAD 模型质量上乘、品种丰富，减少了实现高水平工艺所需的时间和精力，”赫尔佐格说道。“这对于我们成功赢得耐力赛起着至关重要的作用。”他们还使用 Siemens PLM Software 的 Teamcenter® 软件进行产品数据管理和以工作流驱动的协同。这种 PLM 系统通过数字化线程将人员和流程联系起来实现创新，消除了传统上不同功能部门之间的障碍。

“软件直观的用户界面让我们所有团队成员都能加入赛车开发过程，”赫尔佐格说道。“Teamcenter 能够与包括 NX 在内的所有 Siemens PLM Software 解决方案深度集成，可以管理设计的所有版本、变化和更改，让整个产品开发过程的管理、记录和追踪变得轻松简单。”

为了让所有团队成员，包括负责非技术性任务的成员都方便使用 Teamcenter，E-Motion Rennteam 以极为精简的流程结构实施软件。“这让同学们可以在繁忙的课程和考试之间抽空了解项目最新状态，而无需另外召开会议，”赖歇尔特补充道。“因为这可以节省大量时间，所以 Teamcenter 成为所有 E-Motion Rennteam 成员最常使用的工具。”

Design work at the E-Motion Rennteam Aalen involves all engineering disciplines and includes vehicle assembly in a workshop provided by at the Aalen University of Applied Sciences. Photo: P. Kemptner

预测热行为和成本

使用 Teamcenter 可以帮助 E-Motion Rennteam 工程师们避免重复出错。执行各种仿真也有同样功效。为验证汽车冷却系统的设计，他们使用 Siemens PLM Software 公司 Simcenter 产品组合的 Simcenter Amesim™ 软件进行机械电子系统建模和分析。

“Simcenter Amesim 使用方程表示系统的液压、气动、热、电子或机械行为来描述模型，”赫尔佐格说道。“这样我们可以在 CAD 中对几何体每个细节进行建模之前模拟冷却系统的行为。”

可预测性对于评估赛车项目的商业可行性至关重要。由于成本是任何产品设计的决定性因素，学生方程式赛事也考虑了成本和制造学科。在成本分析赛事中，参赛团队需要提供书面成本报告并为之辩论，包括汽车的计算尺寸、其组件和必要的加工步骤。

E-Motion Rennteam 管理层实施了 Siemens PLM Software 公司的 Teamcenter® Product Costing 解决方案。此软件为创建和管理计算提供平台，并且具备供企业资源规划 (ERP) 和 PLM 解决方案交换数据所需的功能。Product Costing 的计算方法基于详细的产品结构，并对材料和流程成本的使用进行定义。它允许不同学院通过 Teamcenter 进行协同。

在受到 Teamcenter 实施成功的鼓舞之下，该软件再次得以科学部署。领导了 E-Motion Rennteam 成本报告团队两年的商业工程学生安德烈亚斯·盖尔 (Andreas Gayer) 为此攥写了学士学位论文。他负责软件运行以提高 E-Motion Rennteam 赢得学生方程式竞赛的机会。

Using Teamcenter, E-Motion Rennteam Aalen members share the knowledge required to build a digital twin of the cars and their components