拓扑优化+3D打印 韩国推轻量化电动微型概念车

据外媒报道，韩国设计公司KLIO Design推出了一款名为“Open structure Mobility Concept”的微型电动概念车，其采用3D打印技术定制车身，共享车辆架构平台，进而实现结构拓展，为个人用户、商业用户及社会公共交通部门提供了开放式的车辆结构。

如今，环保型车辆也采用了开放式结构这一设计理念。当前业内的设计重心普遍放在零排放技术上，但KLIO Design却坚信，车辆设计的重心应放在环保方面，使车辆对环境的影响降至最低。

该设计公司表示，应鼓励新消费模式、采用模块化功能设计、变更车辆的外观与功能，进而降低汽车废品对环境造成的影响。

拓扑优化(Topology optimisation)

KLIO Design一直致力于形态建成(morphogenesis)数学算法，该单词源自于两个希腊单词——形象(morphê)和起源(genesis)。KLIO Design将从生活中获得的灵感应用到设计中，借助该数学算法生成各类结构样式(structural pattern)，其迭代运算(iterative operation)会持续进行，直至剩余成分的相对密度达到1。换言之，该方法旨在确定最优的原材料分配。

执行拓扑优化旨在找寻设计变量(design variables)——有限元素的密度(density of finite element)，进而满足目标函数(质量下限，minimum mass)，设计团队需要考量设计域(design domain)内的限制因素——安全系数(safety factor)。基于拓扑优化，该团队创建了优化后的(质量最小化)车身结构形态，可应对外力(行驶时车身所承受的载荷)，并为该款概念车的初始形状设计提供指导意见。

同时，该设计团队还认真考虑了车辆所面临的各种状态，如：静态、变速行驶、穿过减速带(speed bumps)、加速或制动甚至侧翻等极端情况，并计算出设计区域所受的外力数值。该公司随即采用拓扑优化技术，对上述各驾驶情况进行计算分析，然后合并归纳其计算结果。最后，该设计团队对车辆的外观进行了简化及分析，为该款概念车的初始设计形态制定了设定准则。

定制化的试验模型

该款概念车帮助KLIO Design创建了试验模型，可根据乘客数量定制化设计，也可以根据其用途(个人使用、公用及商用)定制设计。该款概念车的动力总成被集成到车身底座，由一台构造简单的电动车系统构成，且各部件的尺寸已缩至最小，以便根据需要实现性能升级并提升其续航里程数。该车辆通过集成逆变器(integrated inverter)/变频器控制单元(converter control unit)来实现对车辆的操控。

目前，KLIO Design采用3D打印技术制作了该车型的缩放模型及实体车型，后者由塑性粉末材料(聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)制成。用于制作该款车型的3D打印设备性能优异，其打印速度及分辨率均处于最高水平，而材料损耗率几乎接近于零。该设备主要被用于铸件制造，可实现快速成形，这是传统计算机数控(CNC)制作方法所无法比拟和实现的。该设备适用于设计评估，预计未来将在设计界得到广泛应用。

由于担心该款试验车型因材质问题而导致损坏，故而未对车身喷涂彩漆，该款概念车的原型车主要由车辆的上部车身(未进行试驾测试)及车身底座(已进行试驾测试)两大部分组成。

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