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The method of vehicle design

Developing a vehicle is an arduous process of design and evaluation, trial and error - constant improvement and adaptation. Initial design concepts go through a range of stages to bring them closer to realisation and modelling is key to evaluating a design at each stage.

Modelling can take several forms. Traditionally, clay models have been used at various scales to help understand and resolve the form and proportions of a vehicle. To varying degrees, this has been supplemented, sometimes even replaced, by CAD modelling. Whilst clay is still a medium used to evaluate predominantly visual characteristics, CAD systems can additionally help evaluate other factors such as aerodynamics, impact scenarios and other physical considerations

Clay Modelling

Clay modelling is one of the most established 3D visualisation techniques used in the automotive industry.

Clay modelling is one of the oldest a nd most traditional methods used in car design. Studios are divided in their preferences relating to CAD or clay but many believe that it remains one of the best ways to visualise developing designs in three-dimensions

GM modellers use renderings, sketches and tape drawings as reference to create a 1/4 scale half model. Using a mirror in this way enables modellers to produce results more quickly. With full proportioned models, substantial time is spent balancing one side with the other.

In this view it is possible to see the rig beneath the clay. In the rear wheel arch the base can be seen along with the core of light blue modelling foam.

Clay has been used since the earliest stages of car design and emphasises the strong links between three-dimensional automotive styling and sculpture. Working on the form of a vehicle in clay is a very tight form of sculpture, reliant upon a expert eye and an advanced perception of form and proportion.

Clay modellers work on the Holden FJ many decades ago. This practice is still common today. The modellers shown here are using, amongst other things, gauges to measure height and depth (to balance both sides) and profile guides to ensure the model corresponds to the design.

Manual Method

With the rig configured, clay is applied. Using a system of 10-lines, reference points are transferred from the drawings to the model. Clay is built up to match the profile from the drawings and is then added to fill out all the proportions. From here, designers can either rigidly follow their drawings, creating guides and templates to help develop the model from the package drawing, or they can begin to experiment and develop the form freely. The beauty of automotive styling clay is its ability to be reworked and continually adjusted. This freedom of form development is rarely matched by computer. Chevrolet designers work on a full scale Corvette model. Dynoc has been applied to give the impression of real glass and upper body paintwork. Real wheels add to the effect whilst designers make final adjustments to the surfaces

Automated Method

Instead of designers and modeler labouring over a clay for weeks, many car firms are now in the habit of sending a CAD model directly to a specialist milling machine. The machine can precisely mill out the form and proportions of the 3D computer design in a relatively short period of time, although humans may still be called in to finish the surfaces or make slight adjustments. Although most aspects of a design can be resolved on computer, especially with the aid of virtual reality evaluation, almost all companies will still produce a full size clay towards the end of the process. The cold light of day can produce suprie that manufacturers want to be aware of before a vehicle enters tooling and production phases.

Once a vehicle is completed, one of several next steps may be taken. If the vehicle is to be shown as a concept, it might be painted and detailed but will more likely become the template for hard modellers to use to create a production look-a-like with individual panels, real glass and details as well as an interior.

If the vehicle is ready for production, it will usually be scanned using 3D digital equipment which will in turn create a new CAD wireframe model. This will be tweaked by CAD specialists to remove imperfections before being passed on to engineers who will begin the arduous process of creating panels, componentry, drivetrain and propulsion based on the design.

Of course, if a vehicle was simply an in-house research project, as many are, it may never be seen by the public; in fact the clay may be reused in later projects. These Holden models give an idea of the processes involved and their purpose. Both vehicles are full-size clays that give an accurate representation of the proposed vehicles. Applying a neutral coloured paint and sitting the model outside in a typical working environment is about the most accurate way to assess a concepts visual impact without actually building it.

The vehicle in the upper image appears to be in the later stages of development. Details such as light graphics, shut lines and Dynoc to imitate glass allow designers to quickly and effectively evaluate the model.

Sketching

The earliest stage of the design process is the creation of initial concept sketches. The sketches are a relatively quick way to visualise ideas, themes and styles. In a typical design studio, a team of designers may be asked to submit initial ideas for a vehicle which will subsequently be narrowed down and further developed. Often, a dozen or so initial ideas will be evaluated, with further development of two or three before a final solution is chosen. At each stage, designers whose work is not chosen will be redeployed to assist in the development of the chosen ideas or posted to another project. Typically, one team is responsible for the interior whilst another takes charg

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交通工具设计方法

开发车辆是设计和评估，试错法 - 不断改进和适应的艰巨过程。 初始设计概念经历了一系列阶段，使其更接近实现，建模是评估每个阶段设计的关键。

建模可以采取几种形式。 传统上，粘土模型已被用于各种规模，以帮助了解和解决车辆的形式和比例。 在不同程度上，这被补充，有时甚至被CAD建模所替代。 虽然粘土仍然是用于评估主要视觉特征的介质，但CAD系统还可以帮助评估其他因素，如空气动力学，影响场景和其他物理考虑。

粘土建模

粘土建模是汽车行业最成熟的3D可视化技术之一。

粘土建模是汽车设计中最古老和最传统的方法之一。 工作室根据与CAD或粘土有关的偏好而分，但许多人认为，它仍然是三维可视化开发设计的最佳方式之一。

GM模型使用效果图，草图和磁带图作为参考创建1/4刻度的半模型。 以这种方式使用镜像可以使模拟器更快地产生结果。 具有完全比例的模型，花费大量时间来平衡一方与另一方。

在这种观点下，可以看到泥土下方的钻机。 在后轮拱中，可以看到底座与浅蓝色造型泡沫的核心。

自从汽车设计的最初阶段以来，粘土被使用，并强调了三维汽车造型与雕塑之间的紧密联系。 以粘土的形式工作，是一种非常紧凑的雕塑形式，依靠专家的眼睛和对形式和比例的高级认知。

粘土模型师在几十年前在霍尔顿FJ上工作。这种做法今天仍然很常见。这里显示的模型器除了使用测量高度和深度（以平衡两侧）和轮廓指南之外还使用测量器来确保模型对应于设计。

手动方法

配置钻机，应用粘土。使用“10线”系统，参考点从图纸转移到模型。粘土被建立起来，以匹配图纸的配置文件，然后添加以填补所有比例。从这里，设计师可以严格地遵循他们的图纸，创建指南和模板，以帮助从包装图中开发模型，或者他们可以开始自由地进行实验和开发。汽车造型粘土的美丽是其改造和不断调整的能力。这种形式发展的自由很少与计算机相匹配。雪佛兰设计师在全尺寸的科尔维特模型上工作。 Dynoc已被应用于给予真正的玻璃和上身油漆的印象。实际的轮子增加了效果，而设计师对表面进行最终调整。

自动化方法

许多汽车公司现在习惯于将CAD模型直接发送给专业铣床，而不是设计师和建模者在粘土上劳动数周。 该机器可以在相对较短的时间内精确地磨出3D计算机设计的形式和比例，尽管人类仍然可以被要求完成表面或进行微调。 虽然设计的大部分方面可以在计算机上得到解决，特别是在虚拟现实评估的帮助下，几乎所有的公司在生产过程中仍然会产生一个全尺寸的粘土。 一天的冷光可能会让制造商想要在车辆进入加工和生产阶段之前意识到这一点。

一旦车辆完成，可以采取几个后续步骤之一。如果车辆被显示为一个概念，它可能被绘制和详细，但更有可能成为“硬模型”用来创建一个类似于单独的面板，真正的玻璃和细节的生产外观的模板作为内部。

如果车辆准备生产，通常将使用3D数字设备扫描，这将反过来创建一个新的CAD线框模型。这将由CAD专家进行调整，以消除缺陷，然后传递给将根据设计开始创建面板，组件，传动系和推进器的艰巨过程的工程师。

当然，如果车辆只是一个内部的研究项目，那么很多都是可以看出来的。事实上，粘土可能会在以后的项目中重复使用。这些霍尔顿模型提出了所涉及的过程及其目的的想法。两种车辆都是全尺寸粘土，可以准确地表示所提出的车辆。在典型的工作环境中应用中性色漆和坐在模型外是关于概念视觉效果的最准确的方法，而不实际构建它。

上图中的车辆似乎处于后期的发展阶段。诸如轻型图形，关闭线和Dynoc等模拟玻璃的细节使设计人员能够快速有效地评估模型。

草图

设计过程的最早阶段是创建初始概念草图。草图是一种比较快速的方式来呈现想法，主题和风格。在一个典型的设计工作室，可能会要求设计团队提交一个车辆的初始想法，随后将被缩小和进一步发展。通常，在选择最终解决方案之前，将会对十几个初步想法进行评估，并进一步开发两到三项。在每个阶段，未选择工作的设计师将重新部署，以协助开发所选择的想法或发布到另一个项目。通常情况下，一个团队对内部负责，而另一个负责外部负责。随着草图的发展，更多的时间将用于创建解决准确的视图。这些图纸将构成一个简单包装的基础，并在后期阶段将与尺度模型粘土或CAD模型一起开发。上面的内部渲染是Avantime仪表板的手绘高清晰度视图。最初的想法之后，解决了这个观点，比例和观点，就产生了这样的渲染。在使用标记添加颜色之前，用铅笔轻轻拉出。本图说明主要使用浅黄色和浅灰色。金属效果是通过用非常浅蓝色的白色条纹来实现的。额外的光，阴影和线条定义添加了彩色铅笔。光线映射线（在驾驶员门上垂直可见）有时用于帮助说明除了色彩和色调之外的形式变化。图片礼貌＆copy;雷诺。福特的野马GT Coupe概念的这个例证很可能是从草图开发的，然后在Adobe Photoshop等程序中进行了重新设计。图像特别强大，因为它线条清晰，运动效果模糊。使用传统喷枪技术创造这种效果非常艰巨，但在Photoshop中更加直观。首先，扫描图像并进行清理，去除不需要的元素并调整亮度和对比度。为了创建空气喷涂的效果，在一个区域周围绘制一条路径 - 精确地划分要刷新的部分，然后将路径制成选择框，创建一个新图层，并且可以在特定区域内使用所需的画笔工具。这可以重复和调整，直到达到正确的结果。每个部分依次对待;这不是唯一的过程，而是最重要的。

CAD建模

计算机现在被用来加速汽车开发的各个方面。计算机辅助设计（CAD）建模允许设计师和工程师在第一个模型制作之前解决越来越多的车辆。

CAD - 计算机辅助设计

计算机已经被用于汽车的设计多年。汽车工业一直是CAD发展与航空航天和军事领域的主要力量之一。事实上，几年前，英国军事研究机构DERA和福特发起了一项联合开发计划来调查新的计算机设计技术。

与计算机世界中的所有事情一样，事情开始大而昂贵，最终变得越来越便宜。虽然设计工作室现在可以拥有大的CAD墙壁，以便可视化开发中的车辆，但是也可以从单个PC处理汽车的设计。汽车行业使用了一些核心系统和程序。在本节中，我们将介绍从规格到使用的各个关键特性。

主要CAD程序

1个别名AutoStudio

别名从八十年代初开始在多伦多的“别名研究”。 1995年，Silicon Graphics（SGI）收购了多伦多的Alias Research和Santa Barbara的Wavefront Technologies，形成了“Alias Wavefront”。 2003年，公司成立二十年后，以“别名”命名。

Alias生产领先的汽车设计软件AutoStudio。 AutoStudio是一个旨在设计和可视化全规模汽车项目的程序。伴随着一系列硬件和软件产品，包括素描工具和先进的渲染和可视化功能。 AutoStudio客户包括：宝马，菲亚特，福特，通用汽车，本田和Italdesign。

它能做什么

Alias AutoStudio允许用户访问一系列功能，帮助他们从概念草图到A类表面处理。

原理特点

素描

概念设计

云数据处理

高级建模

高级表面评估

可视化

CAD集成

简单来说

用户互动

用户界面，使创造力和效率

素描

用于2D设计的一整套工具可以紧密集成到3D建模环境中

2D / 3D集成

在设计过程中充分利用您的素描技巧。在绘制3D图形之前，先绘制细节并快速探索想法，然后再花费时间对其进行建模。

建模（建模）

业界领先的基于NURBS的表面建模器。

先进的汽车表面工具

表面创建工具，可保持表面之间的位置，切线或曲率连续性 - 实现高质量，可制造的结果。

逆向工程

从扫描仪导入和配置云数据集的工具，用于可视化，以及基于云数据提取特征线和构建曲面。

评估工具

在创建和编辑几何体的同时，交互地分析和评估曲线和曲面的样式和物理属性的工具。

渲染

使用纹理，颜色，高光，阴影，反射和背景创建逼真的图像。

动画

动画可用于高质量的设计演示，机械设计分析，运动和人体工程学研究，制造或装配仿真。

数据集成

支持行业标准数据格式和广泛的外围设备。

2 Alias SurfaceStudio

Alias SurfaceStudiotrade;是专为开发A类表面而设计的技术表面产品。它提供高级建模和逆向工程工具，实时诊断和扫描数据处理技术。 SurfaceStudio由一整套工具组成，用于创建表面模型，以满足汽车造型所需的高水平的质量，精度和精度。

主要特征

云数据处理

直接，基于Patch的建模

程序化，基于曲线的建模

实时诊断反馈

动态表面评估

CAD集成

简单来说

用户互动

用户界面，使创造力和效率

素描

用于2D设计的一整套工具可以紧密集成到3D建模环境中

建模（建模）

业界领先的基于NURBS的表面建模器。

先进的汽车表面工具

表面创建工具，可保持表面之间的位置，切线或曲率连续性 - 实现高质量，可制造的结果。

逆向工程

从扫描仪导入和配置云数据集的工具，用于可视化，以及基于云数据提取特征线和构建曲面。

评估工具

在创建和编辑几何体的同时，交互地分析和评估曲线和曲面的样式和物理属性的工具。

数据集成

支持行业标准数据格式和广泛的外围设备。

3 ICEM冲浪

ICEM Surf是汽车A级表面处理行业标准。在车辆设计的最后阶段，ICEM Surf用于在开始刀具和模具制造之前澄清和完全解决车辆表面。设计人员可以使用ICEM Surf创建非常精确的计算机可视化，通过静态和动态渲染以及使用立体声模式的3D虚拟现实视图。

为了促进终端设计评估和开发，ICEM Surf可以处理来自数字化物理模型的数据，这些数据可以根据需要进行修改，纠正，平衡和解决。

主要特征

可以直接和实时地创建和修改美学自由曲面

“虚拟粘土建模”可以通过直接建模和诊断点云或小平面数据进行，而无需事先进行表面生成

可以通过立体声，阴影显示和实时渲染器模式进行直接表面建模

安全分析（头部影响诊断）可以及早发现和解决可能的安全问题

ICEM Surf用于汽车外部和室内设计的A类表面，以及用于工具和模具设计中的消费品，结构表面（体内白色）和自由表面。

数字化物理模型或CAD数据可用于创建具有自动平滑和近似的自由曲面

表面模型可以从有序或无序（点云）数字化数据快速开发

完全可行，高品质的美学设计可以快速发展

通过“全局建模”功能，可以整体，交互和动态地修改整个详细的模型

渲染过程是独立的;渲染可以在后台计算，也可以远程计算，同时继续工作

4 ICEM风格

风格是ICEM设计师导向的车辆制作计划。风格建立在ICEM在先进CAD表面处理领域的现有专长，为用户提供从设计阶段到高级表面处理和最终工具的更直接的过渡。

ICEM Style的吸引力是该程序实时可视化的能力。 “不再是可视化完整设计所需的第三方，独立可视化产品，也不再需要等待生成静态渲染。

ICEM风格与下游ICEM Surf的互操作性，意味着从设计师的输入可以从平板电脑草图，准备阶段和全尺寸模型中获得预期的最终A级表面处理。这简化了工作流程，消除了某些过渡阶段，从而节省了时间和翻译差异。然后，可以更早地使用ICEM Surf来解决设计，并确定生产质量曲面

5 CATIA

CATIA是数字产品定义和模拟的计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）应用的集成套件。在企业内真正整合人员，工具，方法和资源的理想选择。 CATIA为协同产品开发提供先进的3D产品生命周期管理（PLM）解决方案。

由许多不同的元素或“产品”组成，CATIA可以根据其配置执行一系列任务。在汽车行业，这些任务包括A类表面处理，白板模板设计，白色固定设计等等。以下列出了一些主要应用。形状设计直接与人们交往。市场上成功的产品通常是那些设计出来的，从消费者那里获得积极的情绪反应。创意设计师必须配备软件工具，使其能够通过设计轻松制作和调整产品的情感内容，同时与工程部门合作，确保产品功能范围的适当覆盖。

车辆综合

在车辆开发过程中进行分析和决策支持

身体

WHITE过程中的完整BODY从第一个造型师的想法到工具生成

机壳

悬架和方向盘，将车身整合在车内。

动力总成

CATIA用于设计和评估动力总成部件的全部范围，用于设计制造所需的工艺和工具。

电气与电子

用于管理组件的电气行为以及将其集成到3D数字模型中的软件。

内饰和外饰

Dassault Systemes V5系列产品由汽车内部处理，涵盖汽车塑料件从设计到制造的各个方面。

一些可用的CATIA汽车产品

汽车车身白色紧固件3（ABF）致力于汽车车身白色紧固件的设计。它支持焊接技术和机械铆接，以及粘合剂，密封剂和胶粘剂。从电子学到汽车和消费品包装，设计在确定市场上的产品成功中起着重要的作用。您如何提供美观和功能上优质的产品？ CATIA涵盖从工业设

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