2001年，曾经有一辆“横空出世”的“新车”——Fat Car（胖胖车，如下图），它的出现让所有人都直呼“辣眼睛”，但从它面世至今，都没有一辆真正能开的胖胖车被生产出来。

这是为什么？

“丑”车多作怪？

首先，我们来了解一下它的前世今生：

胖胖车系列作品由知名奥地利艺术家Erwin Wurm设计，其主体为聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫塑料，覆以油漆。Wurm先生借此作品，以臃肿的汽车造型批判了消费主义的“丑”，可谓是“萌”里藏刀。

胖胖车；图片来源：Wikimedia Commons/Clemens Stockner；本文因实际需求，对原图作出调整

原图地址：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wurm_Fat_Car_01.jpg

在一次采访中，Wurm先生表示，为了造出第一辆胖胖车，他曾和汽车厂商，即当时还是通用汽车旗下的欧宝合作，希望能借助三维建模把他脑海中的概念呈现出来。

但这种像脂肪一样自然“圆润”的汽车表面，属于创意、艺术性的概念设计，而汽车设计属于工业设计，需要考虑数学、力学、流体学等各种基础学科以及严谨的建模。所以， “丑萌”的胖胖车始终难以落地的原因之一就是：它对三维软件的高级曲面建模能力来说，是个不小的挑战。

最后，他们只能回归传统方法，手工制作了第一辆胖胖车雕塑。

要“丑萌”，就要胖得有技术含量

汽车怎样才能做到如此“圆润”？A级曲面是绕不开的第一个概念。

在汽车设计中，A级曲面是在CAD（计算机辅助设计）软件里创建的一组高效、高质量的自由曲面。它们代表了最高的曲面质量水平、保证了汽车外表的光顺度和美观度。也就是说，汽车的颜值很大程度上受A级曲面的影响，就像颜值高的人一般都有着吹弹可破的皮肤和流畅的脸型。

如何衡量A级曲面的质量？这里有一组参考数据：

1. 相邻曲面之间的间隙在0.005 mm以下，有些汽车厂甚至要求到0.001 mm（要知道，一般的头发，直径只有0.06-0.09 mm！）；

2. 切率改变在0.16度以下；

3. 曲率改变在0.05度以下。

简而言之，A级曲面是胖胖车“圆润”的关键，且技术难度超高。

汽车造型曲面通常都是A级曲面

前面提到，A级曲面是一组自由曲面，它们是怎么连接起来的？

接下来，是曲面连续性的“登场”时间。

简单来说，它是相互连接的曲面之间过渡的光滑程度。曲面连续性越高，表面看起来越光滑、流畅。

常见的连续性有：

G0（位置）连续——作为最低的连续性，它仅仅保证曲面是相连的，会让模型产生尖锐的边缘，所以汽车设计师一般都会极力避免运用这种连续。

G1（切线）连续——G1能达到的光滑度类似接近90度的漂移。它比较容易实现，可以应用于比较简单的场景，比如手机两个面的相交处。下文会说到的圆角也是这种情况。

G2（曲率）连续——G2是制作A级曲面的最低标准，能帮助设计师呈现较好的视觉效果，因此通常被用于制作模型的主面和主要的过渡面。

G3（曲率变化率）连续——G3作为相对高阶的连续性，可以使曲面的交界处达到非常平滑的状态，对实现“完美”的表面反光效果来说是必不可少的。可以说，G3连续是设计师精益求精的体现。

G4（曲率变化率的变化率）连续——虽然G4能提供更加平滑的连续效果，但实际上很难观察或测量出来，一般G3就够用了。

曲面连续性越高，曲面光滑度越高

总而言之，为得到高质量的汽车曲面，G3连续的A级曲面至关重要。目前，广泛应用于汽车行业的CATIA软件拥有ICEM Surf核心模块，它常被称为 A 级曲面建模系统中的标杆。可能也会有人问中望3D的曲面连续能力，最近，我们中望推出的中望3D 2022 X已经支持G3连续，拥有不俗的曲面建模能力。

不难看出，胖胖车所需的非常大面积的光滑曲面和相对高阶的曲面连续性对设计师以及相关技术和软件来说，都是很大的挑战。三维设计软件尚且还在进化，也难怪当年欧宝的设计师在模型外观造型这第一步就已经受挫了。

然而，用CAD软件完成的概念设计与造型设计才只是一辆车从无到有的第一步而已。在这一步之后，设计师需要完善全车三维总布置设计，再借助CAE（计算机辅助工程）软件分析和仿真后，明确车身、底盘、管道、电器系统等零件设计并装配成型，经由CAM（计算机辅助制造）软件指导生产加工，完成样车试制、模具制造到批量生产全过程。

一口吃不成个胖子，一步做不出辆胖胖车

那么，在后续的步骤里，制造胖胖车的团队又会面临什么难题？这里简单说几点。

第一，仿真分析。理想状态下，汽车模型完成后，汽车制造商需要用CAE软件模拟产品的物理行为，如结构分析、流体分析等，验证设计的合理性，从而缩短研发周期，降低研发成本。

然而，现实很骨感。即使是现在，高效精确的仿真还不够普及，汽车行业中大部分的设计验证都还依赖零部件和样车的试制，效率低且成本高。

第二，复杂装配。当各种设计都完成之后，设计师要思考怎么通过图纸告诉下游的制造商零件的装配关系、产品规格等等，这个过程就是装配。

在装配过程中，爆炸图至关重要。它就像一个组装说明书，可以帮助设计师更好地检查装配是否合理、让别人清晰地了解组装的要求。但汽车的装配不同于一把椅子的组装，它非常大型且复杂，尤其是胖胖车的零部件都藏在“脂肪”里，要清楚传达如何将它们按技术要求组装起来，也不是一件容易的事情，对三维软件里爆炸图功能的完备性提出了很高的要求。

现在，中望3D 2022 X的爆炸视图功能可以让零件按照路径进行爆炸，而且能根据生成的路径轨迹线来检查爆炸方式，还能模拟出更真实的装配爆炸情况，已经满足上述要求。

清晰的爆炸图可以让汽车装配要求一目了然

第三，精密模具。要造出各种各样的汽车零部件，相对应地就需要各式各样的模具。打个比方，我们在制作不同的冰块时，也需要形形色色的模具。

胖胖车除了有“圆润”的外壳，还有很多边缘是各种圆弧面的零部件。在模具模型设计的过程中，设计师会需要创建很多圆角，它们一般都是G1连续的。所以，他们最常用的三维软件命令之一就是倒圆角，这个命令好用与否，很影响工作效率。

第四，生产加工。目前，CNC加工已广泛应用于汽车行业，也就是说，工程师可以通过编程生成刀轨并输出成CNC代码。通过读取CNC代码，数控机床可以获得所需加工刀具的信息，并控制其加工速度等。

其中，精加工的路线基本上都是沿零件的轮廓进行的。面对胖胖车这大面积不规则且光滑的外表，编程人员也不免犯难：可以预见，它的加工路线更复杂精细不说，编程时间也会直线攀升。

数控加工

除此之外，很多厂商在设计、仿真、制造过程中，可能会用到好几款不同的软件。这会造成一个结果：这些软件产生的数据就像一个个孤岛，难以统一，即缺乏一个一体化的涵盖汽车设计制造全生命周期的数字化系统。

纵观汽车的设计制造流程，有钱也难造胖胖车的原因显而易见了。

谁能给你复刻胖胖车的勇气？

时过境迁，距离第一款胖胖车面世的时间也过了二十年，当年汽车厂商未能设计、生产出来的“遗憾”，放到技术日新月异的现在已经成为可能，事实上，国产三维设计软件的发展的确在悄然发生变化，不仅拥有强大的三维设计建模能力，对于汽车设计制造全流程应用需求也能满足。

对于一直关注中望软件发展的朋友绝对不会陌生，目前中望3D已经更新至2022 X版本。众所周知，能满足企业复杂应用需求的3D设计软件，才能得到大家的认可，新版本的G3曲面连续、集成中望3D结构仿真插件、实现粗加工计算效率提升等更新都是为了匹配当前企业的应用需求。

更多的应用，更多的使用反馈，才能做成一款更稳定、更高效的三维设计软件，如果大家感兴趣，可以到官网下载试用。

或许，我们每个人都曾经有过一个像胖胖车一样天马行空，但从未实现的想法。但有了三维软件的加持，只要我们敢想敢做，我们也能尝试把概念变成现实。

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