车轮上的仿生学黑科技：神奇的大自然在这里

万物生发的季节里，大自然勃发出无限的创造力。在不断的科技实践中，人们发现了自然的设计潜能：很多生物的身体结构都有着极其精妙的科学形态，这激发了人们从自然中汲取创新灵感，创造出众多仿生学的伟大发明。



随着对仿生学的深入研究，工程师与科学家将大量从自然中收获的启示融入更多领域。作为汽车发明者，梅赛德斯-奔驰不断将跨学科理念与造车技术进行融合，打造出一系列令人向往的科技创作，仿生工程便是其中之一。



自1886年发明汽车以来，梅赛德斯-奔驰不断以科技创新定义车辆的性能表现。基于力学仿生原理，空气动力学通过模拟大自然中拥有超低风阻表现的生物形态，对物体结构的流体力学进行性能优化。



梅赛德斯-奔驰“仿生概念车”实现0.19超低风阻系数

梅赛德斯-奔驰一直致力于空气动力学的仿生科技研发，早在2005年就发布过一款“仿生概念车”，它以独特的仿生设计与车身结构，带来超低风阻与超高能效。



箱鲀的独特外形成为“仿生概念车”的设计原型

为了打造“仿生概念车”，工程师需要在自然界中，寻找一个能够有助于设计出拥有卓越空气动力学、安全舒适性、环保效能的车辆原型。通过大量的研究和筛选，最终，工程师在箱鲀（Boxfish）身上找到了灵感。



风阻系数仅为0.06的鱼身模型

箱鲀生活在热带水域，虽然它的身体看上去四四方方还有些棱角，但是却拥有极佳的流体力学属性，具有理想的空气动力学外形。工程师根据鱼身制作了1:1模型，测算出其风阻系数仅为0.06。工程师根据箱鲀的流体线条，设计出“仿生概念车”模型，并进行了一系列风洞试验与轮廓优化，最终联合科学家打造出一款4.24米长、可容纳4人和行李空间的紧凑型车型，创造出当时同级罕见的0.19超低风阻系数。



自然界中很多生物都具有一定的强度和稳定结构。例如树木和骨骼——它们都用尽可能少的材料，达到尽可能高的坚固性。



“软区域清除”仿生方式令“仿生概念车”实现白车身轻量化

在与仿生学专家的合作下，工程师通过电脑建模，将自然界中的生长原理转化为汽车工程。“仿生概念车”的车身和底盘通过电脑进行仿真建模，借助“软区域清除”方式，其受力小的部位，材料被逐步减少至清除，高负荷部位的材料则进一步加强。通过“软区域清除”，“仿生概念车”的白车身重量减轻了约30%，而高水平的稳定性、耐撞性和驾驶感受依旧超凡。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]奔驰星闻，

仿生学如何成就史上能效最优车型？梅赛德斯-奔驰最大单体铝制铸件BIONEQXX——1个铸件替代40+结构零件，一体铸造技术高效成型

基于长期的仿生学研究，梅赛德斯-奔驰打造出VISION EQXX概念车的仿生部件。在设计位于后底板处的目前梅赛德斯-奔驰最大的铝结构铸件BIONEQXX™时，工程师从大量自然网格结构的力学形态与原理中汲取灵感，根据部件的功能需求，尽量在负荷部位使用承重材料，无负荷部位最大化减少材料使用，从而设计出高度轻量化的网状仿生结构。



网状仿生结构BIONEQXX™一体式铸件

在设计过程中，工程师借助3D游戏行业和好莱坞动画中使用的图像和多边形建模的数字仿真技术，快速确定BIONEQXX™一体式铸件的负载位置，免去了之前以大量金属铸造来确定承重的设计环节，从开发到成型仅用时4个月。最终，经过BIONICAST™一体铸造技术打造，BIONEQXX™能够以极轻的单个部件内实现功能整合，而整体刚度与碰撞性能依然表现突出，重量也大为降低。



BIONEQXX™一体式铸件采用UBQ创新材料贴片进行封合

BIONEQXX™一体式铸件与其它部件的拼接采用了42个UBQ创新材料贴片进行封合，这一替代传统塑料的创新材料由生活垃圾提炼加工而成，经过几何结构优化设计，由3D打印制作成型，再通过特殊的粘合工艺，完美贴合于铸件拼接处，进行完全密封，从而有效防止水和污垢入侵，并带来出色的刚度与隔音效果，部件重量更降低了15%到20%。



生物间信息的传递也是仿生学研究的领域，梅赛德斯-奔驰将仿生学的创想应用于科幻世界的交通场景中。



VISION AVTR概念车以“仿生襟翼”实现与周围环境的互动

梅赛德斯-奔驰VISION AVTR概念车的设计结合了电影《阿凡达》中“潘多拉”星球生物的结构和造型，以汽车后部的33个可多向移动的表面元件打造出“仿生襟翼”，它如同变色龙的皮肤，使VISION AVTR概念车与其周围环境实现了全新互动。



VISION AVTR概念车的仿生设计

这些“仿生襟翼”会对来自外部的接近做出反应，并通过微妙与自然的变化与驾驶员进行沟通。



在仿生学的现实应用中，梅赛德斯-奔驰VISION EQXX概念车的交互执行就如同人脑的思考过程，它以“神经形态计算”来进行交互指令的信息处理。相比传统计算机线性的信息处理方式，“神经形态计算”如同大脑一样处于全方位互联状态，负责数据存储和数据处理的元件或模块构建起“脉冲神经网络”，信息指令被编码成不同脉冲信号分散在神经网络中进行高效同步处理，从而大幅提高车机的思维与反应能力，并且能源消耗仅在脉冲信号出现时触发，有效降低几个数量级的信息处理能耗。这一形态恰与组成人脑数十亿计的、相互连接的神经元颇为相仿。例如，VISION EQXX概念车读心语音助理的“热词感知”功能，其处理效率是传统语音控制的5-10倍。





未来在车辆材质上，梅赛德斯-奔驰将自然材料与设计作为首选，采用可持续或植物型材料，表达这个时代最难能可贵的环保责任与产品价值。



VISION EQXX概念车的门把手由Biosteel®纤维制成，这是一种高强度的生物科技材料，也是获得认证的可生物降解的纯植物丝绸。



VISION EQXX概念车的座椅采用了名为Mylo™的可持续材料，这是一种获得认证的纯素皮革替代品，由菌丝体制成，也就是蘑菇的根状结构。



动物皮革替代品Deserttex®是一种源于仙人掌成分的可持续生物材料，由仙人掌粉末纤维及可持续生物基聚氨酯基质组合而成，这种皮革替代品的触感极其柔软。



在梅赛德斯-奔驰，我们致力于用可持续的方式，打造可持续的产品。发展“自然技术”的仿生工程正是梅赛德斯-奔驰创新之旅中的坚定一步。大自然的生物拥有着无数超凡的能力和适应生存的身体结构，它们的本领让我们惊奇，让我们向往，更值得我们学习。