3D打印技术在汽车设计中的应用研究与前景展望

摘要

计算机数字网络化的普及，机械、电子零部件研发和生产的低成本化应用，材料科学的多样性发展，以及个性化体验时代的来临，使3D打印技术得到了迅猛的发展。3D打印技术在汽车零部件制造业中的应用已日渐成熟。但是，这一新兴技术产业对人类汽车业的影响远不止如此。目前，科学界、学术界对3D打印技术在汽车设计理念、外观造型设计、内饰功能体验设计、汽车结构设计及整个汽车设计流程中应用的研究少之又少。
　　本课题的主要目的在于对汽车设计这一空白领域进行一定程度上的探索和补充。其次，本文深入分析了国外3D打印技术在汽车领域的成功应用案例，并对比研究了国内外汽车行业3D打印技术的应用现状，以探索3D打印产业在中国未来汽车业的发展新方向。再次，本文对未来3D打印技术的发展前景进行了展望，提出了一系列创新性的设想，对人类社会未来的工业、经济、环境等多方面的可持续发展提供了新的思路和解决方案。
　　本文进行了大量相关文献和数据的收集与分析、典型案例举证与研究、优缺点正反两方面比较与论证、跨学科对比与总结以及系统科学的全面总结与归纳，通过多种研究方法的综合运用，对课题进行了详细论证。第一次从汽车设计学角度对3D打印技术在汽车设计方面的发展道路进行了理论性系统总结:在汽车设计理念方面使私人定制平民化、以人为本的思想更加深入化。在汽车外观造型设计上，3D打印技术为设计美学的多元化发展扩宽了道路，为技术与艺术的完美统一提供了新的解决思路;将有机设计的形态学模拟与3D打印技术结合，创造出新的汽车外形设计方法;对传统汽车外形仿生设计方法进行了补充;将基于迭代法的生成设计通过3D打印技术激发更多新的汽车造型方案。在汽车内饰设计上，3D打印技术使未来汽车内饰的体验更加多元;面向用户的网络化人机智能交互系统在汽车操作系统方面的应用使计算机、3D打印系统与用户之间的关系更加紧密。
　　对于3D打印技术的未来探讨，本文通过多个个人汽车设计案例的展示，按照汽车设计流程，从设计手绘草图、计算机二维草图方案推敲、计算机数字化建模、工程软件三视图绘制以及三维效果图渲染等多个环节对3D打印技术在汽车设计方面的应用进行了详细地说明与探讨，提出了多个创新性观点:在汽车外观造型及汽车内饰设计等方面提出了轨道智能分层的汽车内饰设计新思路、可随心调节的汽车座椅新布局、“响应型”智能3D打印机、“物质编译器”构成的未来汽车机器人、“绿色”3D打印、“微专利”等多个设计新猜想，以探索3D打印未来的发展方向，对人们充分利用3D打印技术具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究的背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 论文研究的目的和意义

1．3．1 论文研究的目的

1．3．2 论文研究的意义

1．4 论文研究的内容

第二章 3D打印理论阐述

2．1 3D打印技术的行业背景

2．1．1 3D打印技术的概述

2．1．2 3D打印的定义

2．2 3D打印技术的工作过程

2．2．1 3D打印的通用化过程

2．2．2 3D打印技术的工作原理

2．3 3D打印的技术支持

2．3．1 信息技术支持

2．3．2 高精密仪器支持

2．3．3 材料科学支持

2．4 3D打印快速成型技术原理

2．4．1 光敏树脂选择性固化工艺

2．4．2 粉末材料选择性烧结工艺

2．4．3 丝状材料选择性熔覆工艺

2．5 3D打印技术的特点

2．6 3D打印技术的局限性

2．7 3D打印技术发展历史及现状

2．7．1 3D打印技术在国外的应用现状

2．7．2 3D打印技术在中国的发展现状

2．7．3 3D打印技术在国内外的发展差距

2．8 小结

第三章 3D打印技术在汽车领域的应用案例分析

3．1 Urbee——世界第一辆纯3D打印混合动力车

3．2 阿里翁——世界第一辆3D打印赛车

3．3 Audi RSQ——3D打印发动机

3．4 小结

第四章 3D打印技术对汽车行业的影响

4．1 3D打印技术对汽车零部件制造业的影响

4．1．1 存在的优势

4．1．2 受到的限制

4．1．3 小结

4．2 3D打印技术对汽车设计理念的影响

4．2．1 “私人定制”平民化

4．2．2 “以人为本”深入化

4．3 3D打印技术对汽车外观造型设计的影响

4．3．1 功能与形式、艺术与技术的完美统一

4．3．2 有机设计的形态创新

4．3．3 仿生设计的自然美学

4．3．4 生成设计的数字化创新

4．4 3D打印技术对汽车内饰设计的影响

4．4．1 3D时代下的汽车内饰体验设计

4．4．2 3D打印网络化的交互式设计

4．5 3D打印技术对整个汽车设计流程的影响

4．5．1 3D打印在汽车设计流程中的应用

4．5．2 3D打印对汽车设计流程的影响

4．6 3D打印技术对汽车产业的影响

4．6．1 3D打印技术颠覆汽车产业传统模式

4．6．2 3D打印技术使汽车产业绿色环保

第五章 3D打印技术的未来发展探索

5．1 突破传统的汽车外观造型设计

5．2 复杂形态及结构的汽车内饰造型设计

5．3 “物质编译器”构成的未来汽车机器人设计

5．4 “响应型”的智能3D打印机设计

5．5 轨道智能分层的汽车内饰设计

5．6 3D打印新材料带来可随心调节的汽车座椅新布局设计

5．7 “绿色”3D打印材料的制造

5．8 为3D产业保驾护航的“微专利"

第六章 总结

6．1 论文的主要观点和成果

6．2 展望

参考文献

致谢

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