摘要：三维动画是信息技术发展带来的产物，在三维动画中，信息技术属于重要的组成部分。在对动画角色进行造型设计时，需要符合角色的性格。本文对三维动画造型设计展开研究，并结合3D打印技术，提出3D打印在三维动画造型设计中的应用方法，希望给关注3D打印技术应用的人员带来帮助。以下是小编精心整理的《模具造型设计论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!
模具造型设计论文 篇1：
基于CATIA 3D体验平台的汽车造型设计流程改进
摘 要：目的：将最新的CATIA 3D体验平台在造型设计领域新开发模块的创新，应用到汽车造型设计中并得到基于此软件的改进后的汽车造型设计流程。方法：以研究传统的汽车造型设计流程以及加入计算机辅助设计技术后的现代汽车造型设计流程的现存弊端为基础，再与CATIA相应模块的改进相结合。结果：得出基于CATIA 3D体验平台的改进后的汽车造型设计流程图和其相对于现有流程的优势。结论：新的CATIA 3D体验平台各设计环节协同的、网状连接的汽车造型设计流程将会使得设计迭代周期缩短，节约成本及时间，符合汽车设计发展快速更新迭代的时代趋势，是汽车造型设计向前迈进的重要一步。
关键词：CATIA；3D体验平台；汽车造型；计算机辅助设计；设计流程
经过汽车自诞生以来一个多世纪的发展，全球汽车企业的内部工程技术基本成熟，汽车设计的革新主要体现在电子设备和造型的革新上。在汽车造型上取得优势，已经成为全球各大汽车企业提升行业地位的重要途径。在汽车造型设计过程中，汽车造型设计流程对于项目周期、项目管理、设计协同以及最终设计成果具有极其重要的影响。汽车造型设计流程在上世纪五十年代基本成熟，并随着计算机技术的出现、飞速发展以及在汽车领域的渗透（即计算机辅助设计，Computer Aided Design，CAD）而不断优化甚至是革命性的改进。CAD进入汽车领域的具体途径是各种软件在汽车设计各个环节的引入，CATIA作为目前广泛使用的最著名的CAD软件之一，自其由航空领域进入汽车行业以后，CATIA V4、V5版本已对汽车造型设计乃至整个汽车行业产生巨大影响。随着法国达索公司（Dassault Systemes）于2013年推出CATIA V6版本，即CATIA 3D体验平台（3DEXPERIENCE Platform），其中众多创新设计可为目前汽车造型设计流程的再次改进带来新的思路。
1 传统汽车造型设计流程
在计算机辅助设计没有引入汽车造型设计之前，汽车的车身设计属于传统设计方法阶段。这一阶段的设计流程可以这样描述：在经过市场调研之后，初步形成对车型的整体要求，然后参与设计的人员进行初期创意阶段构思，这个阶段更多地应用手工绘图方式绘制设计效果图确定初期的造型方案；从大量绘制的方案中选取几种方案制作缩小比例的油泥模型，再次经过修改和评审从中选取一个制作1：1油泥模型；对模型经过反复的推敲修改后进入工程设计阶段，绘制结构和模具图进行结构设计；最后制作样车进行各种实验，确定后批量生产，设计流程概览见图1。
图1传统汽车造型设计流程图
传统汽车造型设计流程是一种线性工作流程，每个项目阶段依附于前一阶段的成果，各个项目阶段的容错性很低，迭代成本高，所以对造型设计的参与人员素质和经验要求很高，但仍然不能避免重复性的工作。于是在传统汽车造型设计流程中，设计人员的工作量很大，设计开发周期经常会延长以适应某些不大的改动，最终导致设计成本很高而设计成果不一定符合最初的设计意图。这一阶段的汽车设计流程大量应用纯手工工序，是早期汽车设计发展经验的积淀，虽然不可避免地存在很多无法适应新时代的劣势，但是具有很强的实用价值，现代几乎所有的汽车企业所采用的设计流程仍然是在传统设计流程基础上改进得来的。
2 现代汽车造型设计流程
计算机辅助设计和计算机图形学的快速发展及其在汽车设计流程中的引入标志着传统汽车造型设计流程开始向现代汽车造型设计流程转变。数字技术逐步进入汽车造型设计的各个环节，大大缩短了汽车造型设计的周期，减少了设计人员的工作量和制作费用，加强了设计人员及管理者之间的协作和沟通以及数据管理，最终也提高了设计的质量和水平，在各个环节的具体体现如下：草图和效果图的数字化创作技术；三维数字建模技术；三维打印等快速原型制作；逆向工程中A级曲面模型制作等。在创意构思阶段，很多创意设计师仍然习惯于使用最初的纸笔来进行想法的快速表现，这主要是由于此阶段所需要的快速出创意的要求和模糊的概念特征是计算机难以胜任的，在后期要表现精确的数据时计算机的优势就会体现出来；初步概念展现出以后，二维图像处理软件（例如最常使用的Photoshop）开始被用来表现概念方案，并且可以表现精细的部分，一些汽车设计师能在这一阶段几乎就能展现车辆的逼真的最终效果图，当然最终的形态、比例等在真实的三维空间中具体样子并不一定符合效果图中所展示的效果；随着计算机辅助造型（Computer Aided Styling， CAS）技术的应用，三维建模这一步骤逐渐渗透到设计的更多环节中，而不仅限于造型基本确定之后，这样就使得油泥模型师、结构设计师和模具设计师等其他角色尽快熟悉造型的成果；然后使用快速成型技术替代小比例油泥模型进行方案评审并选出进入下一步制作等比例油泥模型的方案；制作等比例油泥展示模型，可以使用上一步的数据模型制作基础的油泥骨架，然后再在骨架上覆盖油泥并修改推敲；接下来以三坐标扫描或激光扫描的方式生成基于油泥的点云数据，数字模型师再根据点云数据模拟A级曲面，这是逆向工程的应用。最终得到的数据模型可以在车厂内各部门之间共享以便于并行工作，很大程度上缩短了设计周期、提高了设计精度并且节约了人力和资金成本。
图2现代汽车造型设计流程图
根据现在各个车厂所采用的汽车造型设计流程可以得知，CAD技术虽然在其间得到长足发展，这种流程仍然存在着许多缺陷：
汽车造型设计流程之间环节的孤立数字化。现在所采用的汽车造型设计流程虽然在各个环节引入了CAD技术，但这种孤立的引进仅仅只能是用更新的工具重复原来的流程而已，各个环节之间仍然处于被隔离状态。例如设计草图仍然由设计师手工绘出，使用二维图像处理软件进行初步渲染之后得到效果图，然后数字模型造型师根据草图再进行下一步的建模工作，这儿的建模工作代替了小比例模型制作的过程，再次评审后仍然需要制作等比例油泥模型，并没有体现出革命性的改进。
没有体现概念设计的创新过程。传统的CAD系统主要用于细化设计阶段，几乎没有涉及到对概念设计阶段的支持，这样就把整个设计流程中创意设计阶段的发展抛在了后面。传统CAD系统不允许快速输入创意阶段模糊的概念造型，基本上可以看做是一个在设计方案基本定型之后的概念化绘图工具，而不是创意设计辅助工具。
设计意图的保留问题。依照目前汽车造型设计流程的一步步地推进方案进展，设计意图即最初的设计师的想法是逐步衰减的，可能由于实际生产或者经济方面的原因不断折衷，最终的设计效果不能满足于预期。所以这种设计流程不是设计驱动型、创意驱动型的，依然是以制造为主导的。
协同设计的问题。协作概念设计包括不同领域专家关于产品功能、原理、布局、形状等各方面的协作设计，还包括不同环节，如客户、设计者和制造者之间的协同设计。这种协同的概念设计能够集成设计所需的各种知识，尤其适合涉及多学科的复杂的汽车概念设计。目前在汽车造型设计的过程中虽然存在跨学科不同知识领域的交流，但这种交流不能做到实时、充分交流，往往积压到问题十分显然、不得不解决的阶段才将所涉及的知识领域纳入进来。
3 CATIA 3D体验平台在汽车造型设计领域的主要功能模块
CATIA 3D体验平台是达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的 CATIA 3D体验平台，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子交流。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。在这里只说利用CATIA 3D体验平台在概念设计方面的创新。CATIA 3D体验平台为造型设计开发的主要是四个模块加上其它公共辅助模块：三维手绘、快速建模、A面设计和实时渲染，分别适用于汽车造型设计流程中的创意阶段、CAS曲面、A级曲面和评审阶段。
3.1 三维手绘（Natural Sketch，NTS）
CATIA V6新增加了一个新的模块——三维手绘，NTS可以让创意设计师使用二维手绘线和路径线创建三维模型。旨在为创意设计师在使用绘图板和笔时提供个性化的、像真实纸一样的体验，它同样支持键盘和鼠标的操作。此模块创建三维曲线的工作原理就是采用投影原理，在一个平面创建一条曲线后切换到另一个平面，然后再次创建曲线，通过计算两条曲线的在空间中的投影相交得到三维曲线。NTS的优势就是在三维空间中探索造型，更前期的思维创意可以在其它二维工作平台上完成，它填补了计算机辅助设计软件的空白区域，而不是为了代替其他二维绘图软件而存在。
3.2 快速建模（Imagine & Shape， IMA）
CATIA的快速建模模块是为设计流程前期开发的一种革命性的设计产品的方式。IMA的技术原理是细分曲面技术（Subdivision），这是一种基于NURBS曲面建模原理并添加细分算法的一种建模方式，保留NURBS曲面精确的优势的同时使曲面易于编辑和修改调整，尤其适合前期造型探讨时不断修改方案的情况。IMA由于其操作简单方便，类似油泥制作模型，创意设计师和数字设计师都能胜任，也便于创意设计师利用此工具辅助造型生成以及对自己方案的优化，帮助设计师简单快速地将一个想法变成三维的空间曲面。另外IMA的数据可直接输出为.stl格式，可直接用于3D打印，便于方案实体化进行评审，避免了制作缩小比例油泥模型，节省时间与资源。
图3 CATIA 3D体验三维手绘模块
图4 CATIA 3D体验快速建模模块
3.3 A面设计（Icem Shape Design，ISD）
在A级曲面构建领域，ICEM Surf是业界标杆，在达索析统收购ICEM Surf后，CATIA的A级曲面构建模块ISD整合了ICEM Surf的A级曲面构建技术ICEM和CATIA参数化建模的便于小幅度修改的优势。这样就使得在保证满足汽车设计高质量曲面要求的前提下，使整个汽车A面设计的周期缩短。
3.4 实时渲染（Live Rendering，LRE）
从设计评审到传达设计想法概念，可视化是其中重要的一部分，CATIA实时渲染以NVIDIA Mental Ray为渲染引擎在设计的评审阶段可以进行实时可视化和逼真的渲染。LRE作为整个解决方案的一部分是一个关键的优势，加速验证过程并减少物理样机的制作，允许更快地决策、降低成本并缩短设计周期。
图5 CATIA 3D体验A面设计模块
图6 CATIA 3D体验实时渲染模块
4 CATIA 3D体验平台对汽车造型设计流程的创新与改进
根据以上对传统和现代汽车造型设计流程的分析并结合CATIA 3D体验平台的特性，可以对目前设计流程做出如下改进：在共同的工作空间中（以CATIA Swym或CATIA Community为平台），首先制作总体项目规划，明确各部门及人员的角色和任务分工，在以后各自的工作进度也可以在工作平台中共享。由得到的市场调研数据、公司总体发展策略和工程初步需求，创意设计师开始根据得到的主题意象进行二维手绘绘制或者直接在工作空间上用Natural Sketch进行创意构思；这一阶段所得到的成果可直接被CAS模型师利用，使用Imagine & Shape数字油泥建模工具快速制作模型；然后可以利用三维打印或者虚拟现实1：1全息投影验证，多次评审修改后进入逆向工程阶段；逆向工程师直接根据数字油泥建模数据使用CATIA Icem进行A面建模得到外形工程数据。在整个流程中，各环节间产生的数据可以构建相应关联关系，一旦方案中某些特征进行了修改，其他设计者角色的数据也会随之更新。管理者或者决策者的介入贯穿于整个设计流程，他们的方案评审不再仅限于最终的设计结果。后续工程部门的工作不再仅能在设计工作结束之后开始，而是可以根据曲面设计甚至是手绘设计阶段就开始准备，见图7。
新的改进后的设计流程，有如下几点主要优势：
从三维手绘出发的全三维设计环境。手绘线可以让创意设计师自由地表达他们的想法，路径线可以让设计师的想法以三维曲线的形式表达出来。借助于这个模块，CATIA 3D体验平台完成了设计流程完全在全三维环境下工作的转变，创意设计师能够快速感受方案的在三维空间的实际效果，可以进行各个视角的验证，尽可能的避免由于过于夸张的艺术表现效果带来的难以解读造型本身特点的负面影响。创意设计师所绘制的想法的三维数据不仅能提高数模师的工作效率，还能用于以后任何评审、制造、验证等各个阶段，设计意图在整个流程得以保留。
数据整合。CATIA 3D体验平台将数字化的设计流程通过数据的整合变得连贯，任何模块的数据如手绘数据、CAS建模数据、A面建模数据、逆向数据以及以后的所有工程数据统一采用3dxml的格式进行工作和保存，避免了现在在各个环节文件数据不统一、在转换过程中数据丢失等问题，不仅造型设计内部各环节无缝协同，还与工程设计环节无缝协同，从而形成了连贯的全流程造型设计解决流程。
设计平台的创建。3D体验平台不仅包含了在设计过程中使用的各个泛义的建模模块，还包含了公司内部各部门的协作以及利用云端平台进行公司之间的协作。如设计流程的详细规划及展示、每人所担任的设计角色及任务安排、与公司外部的接口（如3D打印）等等，所以CATIA 3D体验平台能将设计流程中的所有工作纳入到这个平台中，完成整个设计流程的数字化，构成了设计流程所涉及各部门之间的网状联系、扁平化协作。
图7基于CATIA 3D体验平台的汽车造型设计流程图
5 结语
由于汽车是具有“高技术”与“高情感”的复杂产品设计，传统及现有汽车造型设计流程的弊端随着数字技术日渐成熟而逐渐放大，只有快速响应市场需求、缩短设计周期、降低设计成本以及更高质量的设计输出才能在激烈的市场竞争中获胜。新的CATIA 3D体验平台各设计环节协同的、网状连接的汽车造型设计流程将会使得设计的迭代变得更加方便，节约成本及时间，符合汽车设计发展快速更新迭代的时代趋势。基于CATIA 3D体验平台的设计流程是计算机辅助设计继续发展的结果，整个流程创新除了设计角色的分配、全三维设计环境、数据整合、设计平台的创建等等以外，也抛弃了实体物理样机的制作。诚然由于汽车是一类高度复杂的产品设计，为了多方面的考虑在目前情况下完全抛弃实体物理样机是不可能的，但随着数字技术在设计流程中的不断深度渗入，对物理样机的依赖性也会越来越小，相信最终会被完全虚拟的数字样机所取代。
参考文献：
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作者：王震亚 李海旺
模具造型设计论文 篇2：
3D打印在三维动画造型设计中的应用研究
摘要：三维动画是信息技术发展带来的产物，在三维动画中，信息技术属于重要的组成部分。在对动画角色进行造型设计时，需要符合角色的性格。本文对三维动画造型设计展开研究，并结合3D打印技术，提出3D打印在三维动画造型设计中的应用方法，希望给关注3D打印技术应用的人员带来帮助。
关键词：3D打印 三维动画 造型设计
随着我国信息技术的不断发展，3D打印技术也在逐渐完善，3D打印以数字建模为基础，并结合了激光烧结等技术，在实际应用过程中与三维动画十分契合，能够有效满足三维动画在造型设计时的需求。因此，有必要对3D打印技术在三维动画造型设计中的应用展开分析。
一、3D打印技术的发展
3D打印这项技术最早出现在20世纪90年代，1986年由美国人Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机。3D打印技术的发展速度非常快，直至今日已经形成了一套完整的3D打印体系。3D打印技术的应用范围十分广泛，还可以完成各种定制化服务，所以3D打印技术也成为一种趋势，无论是生产定制、装修改造、教育行业，3D打印技术都在其中扮演了非常重要的角色。
在动画造型设计中，传统的设计方式会将角色以及其他各种造型在平面中以手绘的方式表现出来，这种方式虽然能够表现出设计师想要的各种造型特点，但是在细微造型方面却没有办法完善。而在运用3D打印技术之后，设计师便可以将平面图像变得更加立体，既有助于帮助设计师寻找新的灵感，又能帮助设计师发现动画造型中存在的缺陷。因此，对于动画造型设计而言，3D打印技术的发展大幅度地提升了动画造型质量。
二、角色造型在三维动画中占有主体地位
随着电子技术的发展，以绘画制作为主的传统造型设计方式逐渐被新的电脑技术所取代，从20世纪60年代至今，动画的发展发生了非常大的变化。无论是三维动画，Flash动画，还是合成动画，都有着非常多的受众群体。对于动画而言，其角色造型非常重要，如果动画在设计阶段，其角色并没有鲜明的造型特点，则在动画上映之后即使有着非常好的剧情也很难取得成功。因为角色塑造就是动画的灵魂，而造型便是观众是否愿意看下去的基础。在一部动画中，所有的场景、剧情都需要根据角色特点来构思，而所有的努力，都是为了突出动画中的主体，如果没有角色，则动画中的其他布置毫无意义。
在一部动画作品中往往有着很多不同的造型，无论是角色造型，场景造型，还是道具造型都非常重要，而在这些不同的造型中，角色造型的塑造最为重要，因为角色造型在设计完成后，不同的形象、动作、语音能够让角色拥有无限的可能性，这些可能性就是动画角色吸引力的源头。在设计动画造型时，设计师需要拥有极强的想象力以及表现力，只有通过设计师无穷无尽的奇思妙想，才能保证造型塑造后拥有足够的内涵，基于想象力创作出的动画作品，才会具备更多的发展空间，从而让动画得到更多人的喜爱。
三、三维动画中角色造型的特点
（一）三维动画中的角色造型要有明显的特征
在三维动画中，角色造型的重要性毋庸置疑，作为整部动画中的主体，角色的设计是三维动画中的核心。在设计动画时，角色与故事背景是相辅相成的，角色的性格特点以及造型特征都会为三维动画带来极大的关注度，若是动画中的角色造型設计不过关，那么该动画作品的价值也会大打折扣。
在三维动画中，角色造型设计的风格有很多种，无论最终选择哪一种角色风格，都是设计人员从大量角色造型中挑选出来的。在造型设计时，这些角色也都被设计师赋予了自身的灵感以及创造力。比如《冰雪奇缘》《玩具总动员》这类经典动画作品，其中的角色不仅拥有人物塑造，还通过设计师的想象力，将其他物品设计成了更加另类的角色形象。通常情况下，三维动画的角色造型更多的是以漫画的形式来展现，通过拟人、夸张等手段来让各种不同角色展现出属于自己的特征，从而为三维动画带来更好的艺术效果。
（二）三维动画中角色造型要与其性格一致
一部制作精良的三维动画，在制作时需要明确动画想要表达的主旨，并以此作为动画核心来构建起角色造型。设计人员设计动画角色造型时的灵感大多来自生活，在设计角色造型时既要保证人物形象符合大众的审美，还要为角色添加一些兴趣爱好、习惯用语等细节来提升动画角色的内涵，这样设计出的动画角色才能受到更深入的欢迎。在角色设计过程中，角色必须拥有自己的特点，这也是区别于其他角色最主要的特征，这些特点能够让动画角色在观众的心中留下更深的印象。在一部三维动画片中，角色数量往往有很多，但是主要角色数量却很少，这些主要角色往往会贯穿于整部动画，因此，在设计时一定要更加慎重。主要角色作为三维动画中主线剧情的推动者，在设计过程中需要保证角色的造型特点与角色性格的一致性，如果角色的造型和性格的前后反差过大，那么就很容易影响到观众的观感。所以，如果动画中角色造型与性格特点一定要出现改变，那么这种改变就需要通过角色经历来进行平缓过渡，这种过渡方式更加容易被观众所接受。
四、3D打印技术在三维动画角色造型设计中的优势
3D打印技术发展至今，其技术框架已经成型，3D打印技术在三维动画领域中的运用也受到了很多人的关注。在实际运用中，3D打印技术主要有以下几点优势。
第一，通过3D打印技术来完成三维动画的角色造型设计，对于角色造型设计的速度有着极大程度的提升。3D打印技术在运用过程中不需要采用传统的设计流程，可以有效缩短角色造型的开发周期，而且通过建模，能够将角色造型转换成为实体，从而让设计人员更为直观地感受到角色的种种特征。
第二，通过3D打印技术进行动画角色造型设计，还能够有效降低角色造型的设计成本。这种设计方式在实际操作过程中并没有复杂的生产流程以及造价昂贵的生产线，因此能够将三维动画的角色造型成本节省下来投入到其他地方，以此来提升三维动画的整体质量。
第三，通过3D打印技术能够完成定制化的角色造型设计，因为角色设计时并不需要采用造价昂贵的模具，所以在设计过程中可以尽情地发挥设计者的想象力，将心中最为适合的角色造型通过定制的形式表现出来。
第四，3D打印技术能够对三维动画中的角色造型进行自由设计，无论是多么复杂的造型都可以通过3D打印技术来完成，而且对角色造型的实物形象还能够通过网络进行传输，这样能够收集到其他人对于角色造型的看法，从而进一步完善角色造型。
五、3D打印技术在动画造型设计中的应用
（一）动画造型设计形式的转换
通常情况下，在三维动画的造型设计过程里，动画造型的实物模型与数字模型会相互转换，而且在转换过程中并没有固定的转换顺序。在3D打印技术的实际应用过程中，可以优先对动画造型的3D实物模型进行打印，并将打印出的实物模型作为参考，以此作为角色的基础造型，通过后期对模型的适当修改，来保证角色造型符合最初的设计理念。在后续的修改期间，还可以通过3D扫描技术来扫描最终的角色造型，并且将最终的角色造型通过网络进行数字传输，将该造型发送至制作流程中，保证三维动画造型的制作效率。
（二）数字向实物模型的转化
在三维动画造型的设计过程中，3D打印技术的运用是将数字模型作为设计核心，通过转化实物模型来塑造最为适合的动画造型，在转化实物模型时，还可以通过塑料以及光敏材料这一类材料，采用逐层打印来完成动画造型的构建。在运用3D打印技术时，动画实物模型的制作流程不同于传统的制作流程，可极大地节约模型制造时的使用材料。在数字模型向实物模型转化的过程中，3D打印技术所采用的工艺大致有两种：其中一种是熔融沉积工艺，这种工艺在应用过程中通常会将ABS塑料、尼龙绳等一系列热塑性材料连续加入金属电热喷头中，并在加热的过程中将材料从喷头中挤出，材料在挤出之后便会受冷迅速凝固，从而完成数字模型向实物模型的转化。而另外一种是光固化工艺，这种工艺的原理与喷墨打印机的作业原理十分接近，在工作过程中需要在模型托盘上加入液态涂料，并通过紫外线照射来加速液态涂料的凝固，在整个作业过程中，模型托盘与喷头处于相对运用的状态，通过光固化工艺打印出的实体模型其精确度非常高，但是其需要投入的材料成本也更高。
（三）实物向数字模型的转化
3D打印技术在使用过程中能够将数字模型转化为实物模型，反之同样有效。对于现存的实物模型可以通过数字化的形式存储到计算机中的指定位置，在向数字模型转化时所采用的扫描方式大致有两种：第一种为非接触式主动扫描，这种方式可以通过常见的扫描仪来完成，在扫描过程中通常会采用三角测量来进行辅助扫描。三角测量法大多会选择3D激光扫描仪，通过扫描设备将光源发射到实物模型上，并通过摄像机来完成检测。实际操作时，激光光源、光点以及摄像机会呈三角形，三角形的涵盖位置便是模型检测位置。第二种扫描方式为非接触式被动扫描，在使用过程中能够记录下实物模型多角度的反射光图，并通过计算机完成像素匹配，从而拼接出所需要的数字模型。
六、结语
3D打印技术在三维动画造型设计中有着极高的实用价值，不仅能够节约动画造型的设计成本，还能显著提升动画造型的设计速度。相信随着3D打印技术的不断完善，其在三维动画制作中的适用性会越来越高。
参考文献：
[1]杨鲁.3D打印技术在三维动画毕设中的应用初探[J].电脑知识与技术，2018，14（34）：208-209.
[2]洪達未.浅析3D打印在三维动画造型设计中的应用[J].计算机产品与流通，2018（11）：91+94.
（作者简介：孙雨溪，男，硕士研究生，湖北工业大学工程技术学院，助教，研究方向：动画）
（责任编辑 刘冬杨）
作者：孙雨溪
模具造型设计论文 篇3：
汽车前灯发展趋势研究
摘要：汽车作为日常生活中必不可少的交通工具，其造型设计越来越受到人们的关注。本文主要从前灯入手，对前灯的设计做了深入的研究与探讨，研究造型与功能的基础之上，提出了未来前灯的发展趋势。
关键词：汽车 前灯 造型设计 发展趋势
文献标识码：A
1 概述
汽车从19世纪末诞生以来，其外观不断地发生着变化，外观设计在汽车设计中占据着举足轻重的作用，而前灯在外饰中起着画龙点睛的作用，可见，前灯的设计是汽车外观地设计的重要决定性因素。各大车厂也逐渐认识到这个问题，在车灯的设计开发上投入了大量的时间和精力。
前灯作为汽车前脸的重要组成部分，对汽车整体的设计品质有着重要影响，它的作用不仅仅是照明，更是家族品牌语言的直接体现者，对于车灯的设计主要集中在造型、功能和技术上，只有将三者有机地结合在一起，才能做出优质的前灯设计。但目前，对于前灯的设计研究的文献资料相对较少，设计师只能通過对现有的车灯进行研究再设计，缺乏理论的指导。车灯同时与汽车道路安全和驾驶员的舒适程度紧密相联，因此，对前灯的设计进行理论性的研究极具实践意义。
汽车灯具设计是汽车造型设计的重要组成部分，灯具设计不仅仅是外部轮廓造型决定的，而是靠外部造型与内部发光部件相互配合，共同营造出灯具的设计美感。本文在造型和技术上回顾了其发展历程，并由此做出了未来发展趋势的预判。
2车灯造型设计研究与发展趋势
2.1车灯造型回顾
早期，汽车的前灯主要是外置投射式，车灯单独的安装在车体之外。到20世纪40年代，这种外置投射的前灯设计逐渐发生变化，最终与车体衔接在一起，使车灯与车体融为一体。而转向灯、雾灯与前灯由初期的分离，到后期，为了节能而进行改良，将其在形态和功能上整合，最终形成一个整体，现在的前灯就是在此基础上演变而来的。而这种组合式的设计，各大品牌也不尽相同，方形、圆形及不规则的异形灯的组合，让车灯在内部结构上各不相同，从而形成了不同的视觉特征。
最初车灯的外部轮廓几乎都是圆形，这主要是因为当时美国安全标准的规定，而这也变成了当时世界的流行趋势，后期，欧洲出现了矩形灯，也逐渐在全球推广开来。直到20世纪末期，美国法规的开放，不受约束的大灯形状才开始普及，之后，大灯设计进入自由时代，各大品牌开始寻找自己的风格。例如，宝马的天使之眼、奥迪的泪眼等。
2.2车灯造型发展现状
家族化是当前汽车造型设计的主要思想，也是产品具有识别性的最直接的方法。家族化设计犹如生物学中的“遗传”，让各个个体之间存在着相似性，让他人能清楚知道他们是一家人。当前，家族化设计已经渗透到了各大品牌，一线大牌在较早的时间意识到了品牌识别的重要性，而国内自主品牌也开始了家族化的探索。家族化的设计语言是以品牌文化为背景，是品牌精神的外在表现形式，家族化设计不仅仅具有深厚的文化底蕴，增强品牌效应，还可以降低开发成本。由于采用相似的家族特征，降低了模具开发的费用，也可以减少投入在设计上的精力和时间，从而达到事半功倍的效果。家族化设计主要是通过前脸的设计体现出来。前灯作为前脸的主要构成部分，各大车厂都有着不同的形态设计。
例如宝马前脸的点睛之笔便是其极具特点的天使之眼，灵动的车灯犹如天使的眼睛坠落凡间，让消费者能清晰地辨别出BMW的特点。
2.3车灯造型发展趋势
2.3.1车灯造型的仿生化与情感化
仿生设计具有独特的艺术表现力，目前仿生设计主要运用在整车造型设计上，而整体性是汽车设计的原则，车灯造型的仿生化能使整个车体更加和谐与融会贯通。仿生的设计使人感到亲切，仿生化的设计不仅可以运用在造型上，在色彩的选择上也可以提出参考，“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的，仿生化的设计让汽车更具有灵际性。车灯作为一种特殊的产品，以人为本是其设计的根本原则，车灯的设计要适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、保障安全。未来的车灯造型设计应在外观设计、人机工程等方面更加注意人性化和情感化。
2.3.2车灯造型家族化与多样化
（1）车灯造型的家族化
家族化设计是当前汽车设计的主流设计思想，统一的设计造型和风格，极大减少了资金和精力的投入，必定是未来车灯造型发展的趋势。统一的视觉造型特征，体现着品牌的形象和实力，使各个品牌的车型更具识别性和归属感。
家族化设计必定是未来汽车设计的趋势，但存在着一定的风险。家族化设计是汽车设计的双刃剑，虽然在时间和精力上能减少很大的投入，但这种“套娃”的设计却有一定的风险，企业推出属于自己的设计语言，一旦难以被客户认可和接受的话，企业所有的车型都将受到影响，企业必须具备极快的反应能力，在最短的时间内做出最合适的决策，因此，设计的水准在家族化设计中起到了决定性的作用。
（2）车灯造型的多样化
随着汽车造型的多样化，人们对于车灯提出了更高的要求，不仅仅要满足功能上的需求，还要满足美观和个性的追求。纵观汽车市场，车灯的外部轮廓由最初的圆形逐渐变为狭长型，随着光源亮度的提高，车灯所占的面积也可适当减小，为车灯造型的设计提供了更多的可能。随着LED和激光大灯的普及，较小的元件体积，使设计师能够更加自由的设计，通过不同的摆放位置与形状，产生不同的视觉效果。无论是圆形的复古风，还是不规则带来的运动和科技感，都迎合着消费者不同的需求。
3车灯技术发展研究与发展趋势
3.1车灯光源技术发展回顾
汽车灯具的演变，汽车光源技术的发展也是其中重要的一个方面。最早期的光源是靠燃料，通过燃烧煤油和乙炔来实现，并为了提高亮度，在光源处安装反光镜，这是最早的前灯雏形。
由于燃料光线弱、易消耗、经常更换等弊端，逐渐被爱迪生发明的白炽灯所替代。初期，碳丝白炽灯的强度低，在车震动时易断，很难运用到车灯上，直到螺旋钨丝的出现，其强度是碳丝的1.5倍，从此车灯正南基入电气时代。
但由于普通白炽灯发光效率低，研究人员发现加入卤族元素能够提高亮度，并且延长寿命，便出现了白炽灯的升级版一卤素灯。但相比汽车，卤素灯的寿命还是很短，能源消耗大，夜间能见度低，车灯制造商又研制出了氙气灯，在灯管内注入惰性气体和金属，使用高电压刺激发光，这使得车灯亮度提高，能源消耗降低，同时寿命也得到了极大的延长。由于制造成本低廉、维护成本也较低，当前汽车市场上主要都是采用卤素大灯和氙气大灯。
3.2光源发展现状
LED，半导体发光二极管是第四代汽车光源，是当下前灯光源的主流技术。2008年，奥迪首先在A4上使用LED示寬灯，开启了LED大灯的时代，但由于技术、成本、法规等问题，LED灯并未普及，只用于一部分高端车和概念车上。而在安全、环保和造型等方面，LED等能更好满足这些需求，如今，LED大灯的成本已经低于氙气灯，据预测，从2013-2019年，LED前灯的市场占有率将由1%提升到10%，氙气灯未来必将彻底退出市场。
比如奔驰2015款CLS就配备了多光束LED头灯，该技术使用了多个LED发光单元，使汽车远光灯能实现高精度照明，从而避免对会车司机造成干扰。再以奔驰S级的LED大灯为例，它的LED大灯由56个LED组成，具备了转弯辅助和遮光功能。
而当代，激光大灯也逐渐映入人们的眼帘，被人们所熟知。激光大灯组的最大优势是照射性能强。在外观上，激光大灯与LED相似，但在体积上，激光大灯的元件只有LED的百分之一，这使得车灯造型有了更多变化。激光大灯的另一大好处是光束极度精准，想照那儿就那儿，这一点也有别于其他光源。配合精准的行车摄像头技术和车灯运动托架，能进行精确的照明，这为未来的无人驾驶提供了更多可能。但如此强大的激光大灯技术距离量产还有些障碍，在法规和温度适应性上面都存在着问题。
3.3车灯技术发展趋势
3.3.1新型光源的普及
从氙气大灯到LED，再到如今的激光大灯，每一次技术的革命无疑不带来造型的创新。当前，大部分车企依然将LED作为未来发展的方向，高端车企则开始研究激光大灯的应用。随着技术和法规的进步，LED将取代氙气大灯，成为市场的主流，而激光大灯则会引导未来车灯的潮流。
3.3.2人文交互友好性
交互设计充斥在当前所有产品设计中，在车灯中加入交互元素，实现车灯与车体、司机、路人的有效交流，也是未来车灯的发展前景之一。车灯不仅仅要给我们照明，同时还应该带来互动，通过光柱将大量的信息传递出来，这是科技发展方向，也是车灯未来发展方向。
苹果公司重新定义了手机行业，通过借鉴和发展，也可以推广到汽车行业，从而实现人机互动。驾驶者可以通过语言、动作甚至眼神来控制车灯，灯光也可以通过感应，感知前方的行人和迎面而来的车灯，自动调节亮度，使车灯的功能得到最大程度的利用，并最大限度地提高可见度，在转弯时，提高对死角的辨识度，将死角降为零，降低事故的发生，营造更好的交互体验。
3.3.3科技智能性
智慧城市建设是当前城市建设的发展目标。车联网作为其中一环也不断推动着智慧城市的建设。在车联网的环境中，汽车通过网络实现相互之间的交流与沟通，而前灯作为其子集，也应优化设计，更好地体现智慧城市的命题。随着汽车工业的蓬勃发展，给人们带来便利的同时也带来了诸多“城市病”，阻碍了智慧城市的发展。在未来，汽车产业应该从性能、排放、安全、功能等方面给消费者带来更好的体验。通过网络获取最精确的数据，合理调节亮度，减少能源损耗，通过车灯，获取周围环境数据，寻找最优路线，优化驾驶体验等，必将是未来发展趋势。
3.3.4无人驾驶掀起车灯设计新革命
目前部分车厂和科技公司都在研究无人驾驶，也有部分的产品面世，无人驾驶是未来汽车的终极目标。无人驾驶一般是利用前视雷达和激光测距仪来“观察”前面的路面情况，挡风玻璃上安装的摄像头则负责监视车道分界线，后置雷达会探测左右两边超上来的车辆，使前后车辆保持合适的距离。纯计算机式的分析，使车灯的功能逐渐减弱，未来车灯可以完全作为装饰部件出现在车体上，因此在造型、材料等的选择上为设计师提供了更多的空间。
4总结
在新技术的不断推动下，未来车灯在造型和性能上也将不断创新。仿生设计、情感化设计将大量出现在造型设计中，而环境友好型、智能新型车灯也将是未来车灯的发展趋势。
作者：王琳
