賽車行業案例 | 三維掃描技術如何幫助重新設計排氣歧管

在賽車運動中，性能的優劣往往取決于細微之處。當嚴格的賽車規則禁止改動發動機內部結構時，所有性能提升的突破口只能著眼于發動機的外圍部件。這正是一位 PRO 2 級賽車手面臨的難題 —— 他認為可能是當前的排氣歧管限制了發動機的潛在動力。為了將這一猜測驗證為可量化的結果，這位車手需要一套基于工程原理而非猜測的解決方案。

 

 

這就是總部位于加拿大魁北克省的 EP9 Autosport 工作室面臨的難題。該工作室以修復、升級和定制風冷保時捷車型的專業技術著稱，此次承接該項目時，延續了其打造經典 911 車型的精湛工藝與熱忱。憑借在高性能發動機翻新以及稀缺零配件研發領域的深厚積淀，EP9 團隊運用專業工程技術對歧管進行了優化，成功釋放出未被發掘的動力潛能。

 

我們將在本文深入探討 EP9 在重新設計 Roush 發動機歧管時如何攻克技術難關，為賽道角逐贏得決勝毫厘的關鍵優勢。

 

重構歧管幾何形態：從零開始的全新設計

發動機上雖已裝配歧管，但從未對其進行過系統分析與數據測算。原始設計中，布置歧管管路的唯一標準是適配底盤空間。這導致均未根據氣流平衡與發動機最大輸出功率對管路的幾何形態、長度、直徑等關鍵參數進行優化。

 

發動機制造商僅提供了大致技術規范，包括各段管路的直徑、長度要求以及管路配對原則，但歧管整體設計方案仍處于空白狀態。因此，EP9 設計團隊必須從零起步，研發一款既能滿足技術參數要求，又適配車輛底盤幾何限制的全新歧管。

 

掃描發動機缸蓋，確保精準適配

拆除舊歧管后，EP9 對這款基于福特架構的發動機缸蓋進行了掃描，精準采集新歧管安裝區域的尺寸數據。設計過程中需重點考量多處細節，例如方形排氣口必須與圓形集氣管銜接。

 

 

優化管路布局，提升氣流效率

隨后，團隊利用模塊化塑料套件手動規劃管路走向，通過調整管路整體形狀與安裝位置，可視化呈現最高效的氣流路徑。由于該套件的每個組件恰好在直線長度上是一英寸，這使管路總長度的測算工作變得簡單直觀。

 

 

將原型數字化為 CAD 模型

最終確定原型方案后，EP9 團隊借助 HandySCAN 3D|PRO 系列三維掃描儀對物理原型進行數字化處理。設計團隊可以使用掃描到 CAD Pro 軟件模塊直接基于模塊化套件的掃描數據繪制草圖與構建模型，最終生成完整的參數化 CAD 模型。

 

 

精準適配，理想交付

最終，CAD 模型被發送至加工車間進行生產，成品歧管的幾何形態不僅得到了優化，而且能與發動機底盤完全適配 —— 這一切實成果，正是從掃描到 CAD 建模，再到加工，全流程精準執行的最佳印證。

 

搭載掃描到 CAD Pro 的 PRO 系列如何變革 EP9 的設計流程

長期以來，Creaform 形創的三維掃描技術 設備一直是 EP9 團隊的核心工具，在保時捷車型修復項目中，常用于復刻稀缺零配件或優化現有部件。在這類項目中，設計團隊會先掃描原始部件，獲取精準參考數據，再以此為基礎設計新配件。

 

HandySCAN 3D|PRO 系列使 EP9 團隊的設計流程精度上升到了一個更高的水平。其搭載的先進網格增強算法，即使對于復雜的發動機幾何結構，也能生成更精準的掃描數據。智能分辨率功能可自動調整網格密度，在關鍵區域精準捕捉細微細節，同時又能加快非關鍵區域的掃描速度。結合高性能攝像頭與激光線的強大網格數據采集能力，即便面對高難度或高對比度的表面，系統也能輸出精準結果。此外，實時網格可視化功能讓工程師可實時觀察 3D 模型的成型過程，確保精確采集所有數據后，再進入下一個環節。

 

 

Creaform Metrology Suite 計量套件中的掃描到 CAD Pro 軟件模塊與 HandySCAN 3D|PRO 系列相輔相成，更大程度上簡化了 EP9 的設計工作流程。獲取高質量網格數據后，工程師可利用網格編輯工具快速清理并優化數據，然后提取特征并為 CAD 建模做準備。智能對齊功能確保數據可直接用于 CAD 建模，簡化了繪制草圖與建模流程。可直接在橫截面繪圖與在同一環境中構建 3D 模型的功能讓 EP9 團隊受益良多，幫助他們大幅縮短了手動建模時間。最終，以參數化方式將模型傳輸至 SOLIDWORKS 軟件，便于工程師在熟悉的 CAD 平臺中無縫優化和編輯特征驅動的模型。

 

簡化從掃描到原型的設計路徑

隨著 3D 打印機的引入，EP9 如今可在一天之內完成從概念設計到實體原型 的全流程工作。借助 HandySCAN 3D|PRO 系列三維掃描儀與掃描到 CAD Pro 軟件的協同工作流程，設計團隊幾乎能立即將掃描數據轉化為首個可測試的功能性 3D 打印部件 —— 這不僅加速了設計驗證進程，更實現了更快速的設計迭代。

 

“過去，獲取一個功能性原型往往需要數月的反復調整。而現在，有了 HandySCAN 3D|PRO 系列和掃描到 CAD Pro 軟件，我們僅需一天就能完成從掃描到 CAD 建模，再到 3D 打印原型的全流程。這徹底改變了我們的設計工作流程。”

 

 Félix Bélanger，EP9 Autosport 工程師

 

與以往的測量方法相比，差異堪稱天壤之別。過去，完成部件設計后，需將設計圖送往加工廠，數月后才能拿到成品，但卻常常發現適配性或性能未達預期。往往需要多次回來調整，才能最終獲得功能性原型。

 

如今，借助 3D 掃描與 3D 打印技術，EP9 通常僅需兩到三次快速迭代即可完成部件的精細調整，然后就可以進行加工。成品無需額外修正就能完美適配，而且屢試不爽。

 

以測量精度筑牢設計信心

HandySCAN 3D|PRO 系列不僅加快了工作流程，更確保每一次設計迭代都以堅實的精度為基礎。可靠的參考數據消除了設計上的不確定性，讓工程師對新部件安裝位置的幾何參數了如指掌。

 

在汽車行業，部件公差要求極其嚴苛且安裝空間有限，因此確保高精度至關重要。無論是設計發動機配件還是其他高性能部件，精準掌握安裝位置的實際尺寸才能確保部件完美適配。

 

直觀易用的工具讓團隊高效協作

EP9 特別強調了 HandySCAN 3D|PRO 系列的直觀易用性。曾有一次，團隊的掃描專家外出，另一位成員在毫無相關經驗的情況下，僅用幾分鐘的時間就成功完成了一次完整掃描。操作設備、啟動采集軟件、完成整個掃描過程，不僅輕松便捷，甚至充滿了樂趣。

 

成果：效率倍增，鑄就競爭優勢

在 Creaform HandySCAN 3D|PRO 系列的助力下，EP9 設計出的歧管充分彰顯了團隊的工程專業素養以及對細節的理想追求。PRO 系列的精準掃描優化了歧管的幾何形態，提升了發動機性能，更讓賽車的賽道表現實現了顯著躍升 —— 讓車手瞬間感受到了動力變化。

 

對于 EP9 而言，掃描到 CAD Pro 軟件與 3D 打印技術的一體化解決方案徹底變革了傳統設計流程。團隊如今能夠承接諸如此類定制車輛的一次性復雜項目，重新設計專屬部件，更重要的是，能以高效、盈利的方式完成所有工作。若缺乏合適的工具，設計階段很容易耗費無數寶貴的工程時間。PRO 系列大幅縮短了這一周期，讓 EP9 能夠以極具競爭力的價格，提供高品質的定制化解決方案。

 

PRO 系列讓具有宏偉目標的小型工作室不再對賽車運動中的這些常見技術難題望而卻步。通過對每個項目進行掃描，EP9 還構建了一個不斷擴充的底盤與發動機配置數字庫。這個數據庫讓團隊能夠回溯尺寸數據，分析過往項目經驗，持續優化設計方案，從而不斷強化自身的工程技術實力。

 

與以往的測量工具相比，HandySCAN 3D|PRO 系列顯著減少了試錯迭代的次數。過去需要數月才能完成的工作，如今幾天便可完成 —— 對于在要求嚴苛的賽車領域追求卓越的團隊而言，這無疑是一場顛覆性的變革。

 

EP9 Autosport 的下一步規劃

在客戶需求的驅動下，EP9 目前正籌備推出一款全新的保時捷發動機，融合全新設計的工程配件與原廠部件。PRO 系列將再次發揮關鍵作用，記錄所有周邊部件的表面數據，確保每個組件都能實現完美適配，發揮更佳的性能。

 

HandySCAN 3D|PRO 系列將持續協助 EP9 進一步提升創新能力與工作效率 —— 幫助團隊節省時間，降低成本，讓他們在常規駕駛與賽道馳騁方面的工程愿景都能變為現實。