淺析生成設計技術發展對汽車造型設計的影響

丁典

淺析生成設計技術發展對汽車造型設計的影響

丁典

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510000）

對現行的汽車造型設計中應用數字化技術情況進行了調研，以這兩者的相互關系作為研究依據，論述了數字化技術如何推動汽車造型設計發展。通過例舉生成設計技術的發展，共同驗證科學技術進步是如何刺激汽車造型大膽創新的，并對生成設計的技術要點和思路進行了淺析。

生成設計；造型設計；數字化技術；箱型汽車

1 藝術與科學技術共同推進汽車造型設計發展

縱觀汽車造型設計發展史，從箱型汽車到流線型跑車再到現在將空氣學發揮到極致的F1賽車，汽車造型發展始終在科學技術和藝術的共同推進下不斷演化；有人把它當作是簡單的交通工具，也有人將它視作精神的象征，這就是汽車無與倫比的藝術魅力所在。

當空氣動力學知識廣泛被人們認可后，汽車制造商意識到相對圓潤的車身可以降低風阻，提高汽車行駛速度和穩定性，大量圓潤的汽車造型設計被采用。到20世紀中葉，空氣動力學進一步發展，使得更多車型開始應用更加科學的流線型造型。20世紀90年代，由于鈑金技術和沖壓工藝的提升，大部分轎車都開始強調特征線在汽車造型設計中的應用，并作為品牌標識的關鍵設計語言，近10年來隨著科學技術的進一步發展，尤其是汽車造型的發展更為迅猛，汽車造型設計風格豐富多彩，汽車造型設計也完成了從“方”到“圓”的循環交替。例如喬治亞羅設計的帕薩特B1車型和最新的帕薩特B8設計，帕薩特B1車型的造型棱角分明，除了受到當時汽車設計的流程趨勢影響，也受到計算機輔助設計水平的制約，導致在汽車生產中無法加工出曲面復雜和連續性高的曲面。以前的汽車造型“方”和“圓”很難做到共存，而在科技水平大幅進步下，在帕薩特B8的設計中可以看到曲面的變化十分豐富，展現出復雜且細膩的光影變化，銳利的造型已經不再是簡單的過渡，而有了漸消線來完成“方”與“圓”的過渡，這些變化都離不開計算機輔助設計技術的發展。

2 當下汽車造型設計中運用的關鍵數字化技術

2.1 數字草圖技術

數字草圖技術在造型設計的創意設計階段，與造型設計聯系最緊密的數字化技術主要是數字效果圖技術和數字建模技術。數字效果圖是指使用電腦和繪圖板代替傳統的紙筆來繪制汽車草圖效果圖，在早期的汽車造型設計活動中常可以看到使用尺規、水彩顏料、色粉及噴筆等工具作圖的汽車設計師，而在數字化工具普及后，這些較為耗時的傳統工具已經較少使用。

2.2 數字建模技術

數字建模技術在現代汽車造型設計中，利用CAD系統和CAM系統中的數字建模軟件進行數字化曲面設計是必不可少的一環。在汽車造型設計的前期設計中，數字建模技術可以快速地創建三維模型與曲面，在這個階段創意設計師可以在三維空間內觀察設計，利用數字化模型來繼續深化設計。同時，數字模型具備可加工性，可轉向下游進行物理模型加工，數字化建模技術的出現對于現代汽車造型設計流程有著顛覆性的改變。

2.3 虛擬現實技術

虛擬現實技術的應用領域十分廣泛，就汽車行業來說，其已經應用于汽車設計、汽車銷售、汽車虛擬駕駛培訓等諸多領域。在汽車造型設計中，虛擬現實技術的應用歷史也十分悠久，目前主要應用于各類造型評審中，其憑借優秀的交互特性和沉浸性在當下各大國際知名汽車企業和設計公司汽車造型流程中廣泛應用。

3 生成設計技術

生成設計技術（Generative Design）是CAD計算機輔助設計方法中的一種。在生產設計中，它輸出的圖像、聲音、建筑模型、動畫等都是由一組規則的算法生成的。這是一種快速探索設計可能性的方法，在不同的設計領域中均有使用，比如藝術、建筑、建筑設計、產品設計等。

常規的設計流程為：概念→設計草圖→編程實現。

生成設計的方法為：概念→定義規則→編程生成。

其核心區別在于常規的設計方法在概念形成階段是全局控制模式，也就是人腦的概念呈現的形象基本等于最終實現形象；生成設計方法的重點在定義規則階段，在自然界中有許多生長現象都與生成設計的規律相似，例如樹分形規律、魚群自組織規律、螞群尋食方式、遺傳規律、神經網絡等，生成設計的基本流程如圖1所示。

圖1 生成設計基本流程圖

生成設計變得越來越普及，很大程度上是由于數字化軟件的發展或軟件插件的發展使得生成設計易于使用，即使沒有編程經驗的設計師也可以通過數字化設計軟件來設計。在產品設計中，在產品造型和工程方面都有運用，比如在自行車三腳架中運用生產設計技術。在軟件中可通過控制模態來得到不同的結構與造型，比如通過計算機控制三角架的強度，放開其他變量，這樣的設計方法并沒有剝奪設計師的創意，反而會提供更多的方案和思路。其中衍生設計和目標驅動設計是基于生成設計技術的2種模式。

3.1 衍生設計

衍生設計是多種算法在邏輯上的疊加，根據設計師完成基體的設計在獨特的模態和變量下自動完成設計，使作品更具現代感與創作性。

3.2 目標驅動設計

這是一種基于輕量化的生成設計，在兩塊曲面之間先輸入定義，比如最小支撐力，計算機自動利用云端的先進算法生成晶格，這樣既能保證支撐力，又能完成輕量化設計。

4 總結

從生成設計技術的發展和應用可見，科學技術進步刺激了汽車造型的大膽創新，而藝術性感官追求與挑戰也使得科學技術更快進步，科學技術與藝術文化的交融影響使得汽車造型設計不斷螺旋式地向前發展。可以說現代汽車造型正是在人不斷地追求極致的形式與功能的背景下而不斷演變發展的，而汽車造型設計的發展也同樣在不斷推進數字化技術的進步。

［1］吳浩聰.汽車造型設計方法研究與微型轎車的設計開發［D］.武漢：武漢理工大學，2008.

［2］高亮.數字化工具支持下的工業設計［D］.成都：四川大學，2006.

U462

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.028

2095－6835（2019）17－0065－02

丁典（1992—），男，研究方向為汽車造型設計數字化設計。

〔編輯：張思楠〕