Mọi chiếc Porsche đều phải trải qua rất nhiều quá trình ở Trung tâm Phát triển Weissach trên một khu đất bí mật, rộng tới cả trăm ha.
Xây dựng ý tưởng
"Chúng tôi biến những ý tưởng trở thành hiện thực" là châm ngôn của đội ngũ sản xuất tại Trung tâm Phát triển Weissach của Porsche. Trong những giai đoạn đầu của thiết kế, khi nhóm nghiên cứu muốn minh họa tỷ lệ của một chiếc ô tô tương lai, nhiều loại hình khối bằng nhựa khác nhau được sử dụng. Tuy nhiên, mẫu hình trực quan đầu tiên luôn được tạo ra từ đất sét. Từ đó, những ý tưởng về một mẫu xe từng bước từng bước đi vào cuộc sống.
"Chúng tôi biến những ý tưởng trở thành hiện thực" là châm ngôn của đội ngũ sản xuất tại Trung tâm Phát triển Weissach của Porsche. Trong những giai đoạn đầu của thiết kế, khi nhóm nghiên cứu muốn minh họa tỷ lệ của một chiếc ô tô tương lai, nhiều loại hình khối bằng nhựa khác nhau được sử dụng. Tuy nhiên, mẫu hình trực quan đầu tiên luôn được tạo ra từ đất sét. Từ đó, những ý tưởng về một mẫu xe từng bước từng bước đi vào cuộc sống.
Điều đáng chú ý về đất sét là tốc độ có thể làm với nó. Chất liệu này đòi hỏi độ khéo léo cao và khi quá trình phát triển tiếp tục, hình dạng của nó ngày càng hoàn chỉnh. Nghiên cứu thiết kế là một công việc khá phức tạp, bởi vì lớp thân vỏ bên ngoài có ảnh hưởng quyết định đến khí động học. Vì lý do này, những gì hỗ trợ lưu chuyển qua phần thân xe sẽ được áp dụng trước khi thiết kế cuối cùng được phê duyệt. Ở đây, các khớp nối, cửa hút gió, vòm bánh xe và các chi tiết khác có trạng thái gần giống với xe sản xuất nhất. Các bước phát triển tiếp theo sau đó sẽ được thực hiện ở đường hầm gió liền kề.
Thiết kế
Nhiệm vụ của nhóm thiết kế là phát triển các ý tưởng và nhanh chóng đưa chúng đến giai đoạn sản xuất. Bản phác thảo, dù trên giấy hay trên máy tính bảng, đều là một phần quan trọng trong suốt quá trình này. Bản vẽ hai chiều phải phỏng theo dạng ba chiều với sự trợ giúp của phần mềm thiết kế trong không gian ảo và cuối cùng là mô hình vật lý. Việc các nhà thiết kế, đội ngũ sản xuất mô hình và chuyên gia khí động học của Porsche đều ở trong một tòa nhà không những giúp quá trình thảo luận dễ dàng hơn mà còn nâng cao tính bảo mật. Không chỉ có hình dáng thân vỏ xuất hiện trong studio thiết kế mà còn cả nội thất gồm các kích thước cơ bản đến các chi tiết tinh xảo như đường chỉ may ghế ngồi.
Nhiệm vụ của nhóm thiết kế là phát triển các ý tưởng và nhanh chóng đưa chúng đến giai đoạn sản xuất. Bản phác thảo, dù trên giấy hay trên máy tính bảng, đều là một phần quan trọng trong suốt quá trình này. Bản vẽ hai chiều phải phỏng theo dạng ba chiều với sự trợ giúp của phần mềm thiết kế trong không gian ảo và cuối cùng là mô hình vật lý. Việc các nhà thiết kế, đội ngũ sản xuất mô hình và chuyên gia khí động học của Porsche đều ở trong một tòa nhà không những giúp quá trình thảo luận dễ dàng hơn mà còn nâng cao tính bảo mật. Không chỉ có hình dáng thân vỏ xuất hiện trong studio thiết kế mà còn cả nội thất gồm các kích thước cơ bản đến các chi tiết tinh xảo như đường chỉ may ghế ngồi.
Quyết định cuối cùng được đưa ra dựa trên các mô hình vật lý, đó là lý do tại sao những người thợ thủ công truyền thống cũng làm việc tại Porsche trong lĩnh vực thiết kế. Bên cạnh đó là các chuyên gia khác trong bộ phận phát minh và thử nghiệm những gì thường được gọi là trải nghiệm người dùng. Điều này cũng bao gồm thế giới ảo của Porsche Connect. Cuối cùng, mọi thứ có thể kết hợp hoàn hảo lại với nhau, từ thiết kế đến công nghệ, ngoại thất cho đến nội thất, là nhờ vào không gian làm việc liền khối, hỗ trợ khả năng trao đổi giữa các chuyên gia. Không phải ngẫu nhiên mà văn phòng của nhà thiết kế chính không sử dụng bàn làm việc truyền thống mà là một chiếc bàn dài, tập hợp tất cả các đội ngũ.
Xưởng đúc
Chỉ có một số ít nhân viên ở Weissach biết rằng từ năm 1971, Porsche đã có xưởng đúc riêng tại Tòa nhà 1, ngay sau lối vào chính cũ của cơ sở này. Xưởng hoạt động hàng ngày vào lúc 13:30, các kỹ thuật viên sẽ nấu chảy một hỗn hợp kim loại đến 700 độ C, sau đó đổ vào khuôn đúc bằng cát, khuôn đúc này được tạo ra từ các công cụ được phát triển và sản xuất tại đây. Đôi khi là phần vỏ cho động cơ điện, có lúc là các mảng thân vỏ chạm khắc được các thợ đúc phục hồi từ khuôn mẫu.
Chỉ có một số ít nhân viên ở Weissach biết rằng từ năm 1971, Porsche đã có xưởng đúc riêng tại Tòa nhà 1, ngay sau lối vào chính cũ của cơ sở này. Xưởng hoạt động hàng ngày vào lúc 13:30, các kỹ thuật viên sẽ nấu chảy một hỗn hợp kim loại đến 700 độ C, sau đó đổ vào khuôn đúc bằng cát, khuôn đúc này được tạo ra từ các công cụ được phát triển và sản xuất tại đây. Đôi khi là phần vỏ cho động cơ điện, có lúc là các mảng thân vỏ chạm khắc được các thợ đúc phục hồi từ khuôn mẫu.
Đây thường là những chi tiết dành cho những mẫu xe thậm chí còn chưa được sản xuất. Nhờ xưởng đúc riêng, Porsche có thể kiểm tra và nghiên cứu các nguyên mẫu ở giai đoạn phát triển từ rất sớm với các bộ phận có chất lượng hoàn thiện về mọi mặt khi sản xuất hàng loạt. Điều này sẽ không thể thực hiện được với quy trình in 3D chỉ giới hạn ở một số vật liệu, vì hãng liên tục thay đổi các hợp kim đặc biệt ở các bộ phận chịu lực cao. Ví dụ, ngay cả những biến thể nhỏ trong thành phần kim loại cũng có thể có tác động tích cực đến khả năng chống va chạm mà không làm tăng trọng lượng của xe. Với xưởng đúc ngay trong tòa nhà, việc giám định vật liệu trở nên dễ dàng hơn khi không cần phải rời khỏi trụ sở.
Đo lường bề mặt chính diện
Đạt được luồng gió hoàn hảo chảy quanh thân xe là mục tiêu quan trọng hơn hết của mọi quá trình phát triển khí động học. Chất lượng của đặc tính này được thể hiện thông qua hệ số cản (Cd). Để tính toán giá trị này từ dữ liệu ở đường hầm gió, khu vực phía trước của xe phải được ghi lại chính xác.
Lực cản và mức tiêu thụ nhiên liệu hoặc điện của xe phụ thuộc nhiều vào diện tích tiếp xúc phía trước. Việc xác định khu vực này với độ lệch chỉ 1.5 mỗi mille đòi hỏi một thiết bị đặc biệt, hoạt động với nguyên tắc tương tự một rạp chiếu bóng. Một vạch sáng do điốt phát quang màu xanh lục tạo ra truyền từ từ hai lần dọc theo toàn bộ phía trước của xe. Đường viền được hiển thị trên một màn hình ở phía sau và hoàn toàn song song với xe. Một máy quay phim quay lại màn hình và các hình ảnh sau đó được kết hợp thành một hình ảnh duy nhất trên máy tính. Từ đó, một chương trình xử lý hình ảnh sẽ tính toán diện tích bề mặt phía trước.
Buồng khí hậu
Dù là -40 độ C hay hơn 90 độ C thì 4 buồng khí hậu ở Weissach vẫn dễ dàng tạo ra được. Tuy nhiên, mọi chiếc xe thể thao mới đều phải chịu đựng những điều kiện này trong buồng khí hậu nhiều lần trong quá trình phát triển.
Dù là -40 độ C hay hơn 90 độ C thì 4 buồng khí hậu ở Weissach vẫn dễ dàng tạo ra được. Tuy nhiên, mọi chiếc xe thể thao mới đều phải chịu đựng những điều kiện này trong buồng khí hậu nhiều lần trong quá trình phát triển.
Những chiếc xe không chỉ chịu nhiệt độ khắc nghiệt mà còn phải vượt qua các bài kiểm tra độ bền bổ sung: chẳng hạn như việc các kỹ thuật viên cầm súng phun sơn và phun nước vào cửa sổ sau một đêm ở nhiệt độ -18 độ C. Động cơ vẫn chạy, sau một thời gian xác định, kính chắn gió phải được làm tan băng. Các thử nghiệm khác tập trung vào việc đảm bảo màn hình trung tâm luôn dễ đọc, ngay cả ở nhiệt độ 40 độ C và dưới ánh nắng trực tiếp do mặt trời nhân tạo tạo ra. Các thử nghiệm cũng đảm bảo tay nắm cửa không bị kẹt ở -40 độ C. Trong đường hầm gió gần đó, quá trình điều khiển xe ở nhiệt độ khắc nghiệt, như tại đèo Towne khét tiếng ở Thung lũng Chết (với độ dốc khoảng 6% trên chiều dài hơn 27 km), có thể được mô phỏng trên máy đo lực khung xe với người lái có kinh nghiệm ở khu thử nghiệm sau tay lái. Những chiếc xe điện cũng phải vượt qua các bài kiểm tra tương tự như những người anh em sử dụng động cơ đốt trong của mình.
Hầm gió âm học
Các phép đo thực tế trên một nguyên mẫu bí mật ở tốc độ 300 km/h là yêu cầu quan trọng nhất đối với đường hầm gió mới này khi đi vào hoạt động vào năm 2015. Chìa khóa của công nghệ này nằm ở một hệ thống băng chuyền có thể hoán đổi cho nhau để di chuyển bề mặt dưới gầm xe, giúp tái tạo chân thực luồng khí chảy dưới sàn xe và trong các vòm bánh xe. Tuy nhiên, đối với người ngồi trong xe, không chỉ lực nâng, lực ép, lực kéo mới tạo nên sự khác biệt mà còn cả tiếng ồn của gió trong cabin. Khi các loại xe điện ngày càng êm ái thì điều này cũng càng trở nên quan trọng hơn.
Các phép đo thực tế trên một nguyên mẫu bí mật ở tốc độ 300 km/h là yêu cầu quan trọng nhất đối với đường hầm gió mới này khi đi vào hoạt động vào năm 2015. Chìa khóa của công nghệ này nằm ở một hệ thống băng chuyền có thể hoán đổi cho nhau để di chuyển bề mặt dưới gầm xe, giúp tái tạo chân thực luồng khí chảy dưới sàn xe và trong các vòm bánh xe. Tuy nhiên, đối với người ngồi trong xe, không chỉ lực nâng, lực ép, lực kéo mới tạo nên sự khác biệt mà còn cả tiếng ồn của gió trong cabin. Khi các loại xe điện ngày càng êm ái thì điều này cũng càng trở nên quan trọng hơn.
Các chuyên gia của Porsche hiện dành khoảng 1/6 phép đo để tối ưu tiếng ồn tạo ra do chuyển động. Để làm như vậy, một trường đo với khoảng 600 micrô được gắn ở bên cạnh và phía trên của xe, tạo ra một loại ảnh âm thanh có thể dùng để định vị chính xác nguồn gây ra tiếng ồn đáng lo ngại. Ví dụ phần gương chiếu hậu nhô ra như bay trong gió sẽ gây ra những âm thanh đặc biệt khó chịu. Nếu vẫn chưa đạt được trạng thái tối ưu, các kỹ sư khí động học sẽ tập trung trong phòng điều khiển với các chuyên gia âm học, chuyên gia thân xe, kỹ sư công thái học và đội ngũ thiết kế để tìm biện pháp khắc phục. Theo đó, các chuyên gia, những người có chuyên môn cao, vận hành hầm gió âm học và các đường hầm gió nhỏ hơn suốt ngày đêm.
Khu thử nghiệm bộ phận dẫn động
Ngày càng có nhiều mẫu xe ở Weissach chạy bằng điện. Một nửa trong số 18 nơi thử nghiệm ở trung tâm này đang phát triển bộ truyền động mới. Đi vào hoạt động từ năm 2019, những nơi này được sử dụng để kiểm tra động cơ và hộp số ở các mức độ điện khí hóa khác nhau. Một điểm nhấn đặc biệt đáng chú ý là các phòng thử nghiệm hệ thống điện áp cao hoàn chỉnh, được phát triển ngay trong tòa nhà. Toàn bộ bộ phận dẫn động như động cơ cho cầu trước và sau, thiết bị điện tử công suất liên quan và hộp số đều có thể được thử nghiệm ở đây cùng với loạt pin điện áp cao trong tương lai. Pin được đặt trong một khoang an toàn được kiểm soát nhiệt độ bên dưới khu thử nghiệm thực tế và được đưa qua các chu kỳ thử nghiệm điển hình của Porsche dọc theo chuỗi hiệu suất hoàn chỉnh.
Điều quan trọng không kém là cách sạc, đặc biệt là khi nó sử dụng và giải phóng nhiều năng lượng trong thời gian ngắn. Do đó, khu thử nghiệm đã được trang bị các công nghệ sạc khác nhau đang được ứng dụng trên khắp thế giới. Ngoài ra, các khu thử nghiệm động cơ đốt trong cũng được thiết kế để đảm bảo tính bền vững với hệ thống cung cấp linh hoạt và nhiên liệu trung hòa CO2 dựa trên điện (eFuels) được thử nghiệm ở đó. Porsche không vận hành các khu thử nghiệm motorsport chuyên dụng - đối với các nhân viên trong lĩnh vực thử nghiệm, việc có một bàn thử nghiệm loạt hệ thống truyền động trong tương lai trong khi một bàn liền kề đang thử nghiệm thiết bị dẫn động xe đua là chuyện thường ngày.
Tổ hợp điện tử
Tại đây, các chuyên gia kiểm tra tất cả các thiết bị điện tử, từ cửa sổ chỉnh điện đến hệ thống hỗ trợ người lái, qua đó đảm bảo các chức năng hoạt động hoàn hảo. Để thực hiện điều này ở giai đoạn đầu, rất lâu trước khi nguyên mẫu đầu tiên được lăn bánh trên đường, các nhà phát triển sử dụng phương pháp thử nghiệm phần cứng để mô phỏng vòng điều khiển. Bộ điều khiển và các bộ phận khác, chẳng hạn như đèn pha hoặc vô lăng, được kết nối với một máy tính mạnh, có kích thước nhỏ. Máy tính đối mặt với thiết bị điều khiển với những thiết lập giống những gì sẽ xảy ra trong thực tế, bao gồm các tình huống nguy hiểm và phản ứng của người lái.
Tại đây, các chuyên gia kiểm tra tất cả các thiết bị điện tử, từ cửa sổ chỉnh điện đến hệ thống hỗ trợ người lái, qua đó đảm bảo các chức năng hoạt động hoàn hảo. Để thực hiện điều này ở giai đoạn đầu, rất lâu trước khi nguyên mẫu đầu tiên được lăn bánh trên đường, các nhà phát triển sử dụng phương pháp thử nghiệm phần cứng để mô phỏng vòng điều khiển. Bộ điều khiển và các bộ phận khác, chẳng hạn như đèn pha hoặc vô lăng, được kết nối với một máy tính mạnh, có kích thước nhỏ. Máy tính đối mặt với thiết bị điều khiển với những thiết lập giống những gì sẽ xảy ra trong thực tế, bao gồm các tình huống nguy hiểm và phản ứng của người lái.
Sau đó, nó ghi lại chính xác cách bộ điều khiển phản ứng, chẳng hạn như liệu nó có kích hoạt chức năng theo yêu cầu đủ nhanh và chính xác hay không. Nhưng điều đó vẫn chưa đủ đối với những người theo chủ nghĩa hoàn hảo: để chắc chắn liệu sự tương tác của các bộ phận điện tử riêng lẻ trên bo mạch hoạt động mà không gặp vấn đề gì hay không, họ trang bị tất cả các bộ phận điều khiển vào một chiếc xe trong phòng thí nghiệm. Trong khi chiếc xe này không di chuyển một mm nào, thì tất cả các bộ phận điều khiển đã được kết nối với một bộ dây dẫn gốc. Chỉ khi vượt qua được tất cả các yêu cầu gắt gao trong nhà thử nghiệm thì mới được chuyển sang thử nghiệm ở đời thực.
Gara đỗ xe nguyên mẫu
Sau cùng, các nguyên mẫu sẽ lăn bánh trên hành trình dài để phê duyệt sản xuất. Hiện có hơn 1.900 phương tiện do Porsche phát triển phải tuân theo các mức độ ngụy trang và quy định bí mật khác nhau. Ở Weissach, chúng được chia thành ba cấp: bộ phận chuyên chở, xe giai đoạn phát triển và xe trước khi sản xuất hàng loạt. Các mẫu xe trong giai đoạn phát triển thường được gọi là mẫu xe thử nghiệm trang bị các thành phần nguyên mẫu cần đánh giá và tất cả đều được đăng ký kỹ thuật số. Những chiếc xe này thường được ngụy trang và gắn bộ phát đáp để đảm bảo việc ra vào khu để xe nguyên mẫu. Ngay cả những nhân viên muốn vào khu vực này cũng cần phải có giấy phép được xác minh điện tử.
Sau cùng, các nguyên mẫu sẽ lăn bánh trên hành trình dài để phê duyệt sản xuất. Hiện có hơn 1.900 phương tiện do Porsche phát triển phải tuân theo các mức độ ngụy trang và quy định bí mật khác nhau. Ở Weissach, chúng được chia thành ba cấp: bộ phận chuyên chở, xe giai đoạn phát triển và xe trước khi sản xuất hàng loạt. Các mẫu xe trong giai đoạn phát triển thường được gọi là mẫu xe thử nghiệm trang bị các thành phần nguyên mẫu cần đánh giá và tất cả đều được đăng ký kỹ thuật số. Những chiếc xe này thường được ngụy trang và gắn bộ phát đáp để đảm bảo việc ra vào khu để xe nguyên mẫu. Ngay cả những nhân viên muốn vào khu vực này cũng cần phải có giấy phép được xác minh điện tử.
Nhà để xe lâu đời nhất trong số này nằm ngay bên phải cổng chính của Trung tâm Phát triển Weissach. Nó có 255 điểm đỗ ở 8 tầng, nhưng con số đó vẫn là quá ít. Một nhà để xe nhiều tầng lân cận khu dân cư của Hemmingen cung cấp thêm 120 chỗ. Ngoài ra còn có một khu đỗ xe nguyên mẫu mới đang hoạt động từ tháng 1/2021 với sức chứa 1.150 chiếc trên 15 tầng và khoảng 400 điểm sạc. Điều này sẽ tạo ra không gian cho các khu vực trưng bày trên bãi đỗ xe Weissach để các kỹ sư sử dụng cho việc kiểm tra vận hành hoặc phê duyệt thử nghiệm. Đối với các mẫu xe tiền sản xuất - những mẫu xe phát triển tiên tiến nhất và đã hoàn thành những hành trình theo yêu cầu - các nhiệm vụ khác thường chờ đợi chúng, chẳng hạn như trở thành phương tiện vận chuyển cho những mẫu xe phát triển tiếp theo.
Motorsport
Từ ABS, khí động học, PDK, bộ tăng áp cho đến công nghệ 800V, quá trình đua xe thể thao đã để lại vô số công nghệ để phát triển hàng loạt. Yếu tố thúc đẩy sự phát triển của các mẫu xe đua chính là áp lực cạnh tranh - những kết quả có thể thấy được trong thời gian ngắn là yêu cầu cần thiết. Đồng thời, các kỹ sư không phải chịu nhiều áp lực do ý tưởng của họ không phải sản xuất với số lượng lớn. Vì vậy, họ có thể thoải mái sử dụng các vật liệu kỳ lạ và đưa ra các phương pháp trau chuốt phức tạp.
Porsche cũng sử dụng chuyên môn về xe đua của mình vào các lĩnh vực ít được biết đến hơn - chẳng hạn như trong dịch vụ hậu cần. Với các giải đua diễn ra liên tiếp trên khắp thế giới, thậm chí không thể triển khai dù chỉ một con ốc không được kiểm tra kỹ lưỡng, vì vậy các chuyên gia hậu cần đã thiết lập hệ thống hỗ trợ xe đua Porsche. Hệ thống này ghi lại ngay cả những chi tiết nhỏ nhất, chẳng hạn như dữ liệu của cần gạt nước trong một mô hình cụ thể. Mọi bộ phận hay công cụ cần thiết cho đội đua TAG Heuer Porsche Formula E Team như hộp số thay thế cho xe GT hay phụ tùng thay thế cho xe Le Mans đều có thể được tìm thấy ngay lập tức. Từ các cuộc đua của đội nhà máy đến đội đua của khách hàng, bộ phận motorsport phát triển và hỗ trợ cung cấp một buổi trình diễn nghẹt thở. Khả năng phát triển hàng loạt từ tiềm năng của đội motorsport không chỉ ở trên đường mà còn ở ngay tại chỗ, ví dụ như, khi một chiếc xe ý tưởng được phát triển dưới áp lực thời gian khắc nghiệt hoặc khi các nhiệm vụ hậu cần cần phải được giải quyết.
: