衍生式设计让BAC Mono 赛车加速驶向未来

想让汽车开得更快，什么是最有效的方法？把重量减轻一半吧。

BAC Mono是一款精练紧凑并可合法上路的超级跑车，重量仅约570公斤，还不到丰田卡罗拉的一半。其内部缩减到只有一个座位，并拥有一个超轻碳纤维底盘。在英国利物浦BAC创新中心发布的这款最新迭代产品，采用可使强度重量比最大化的软件对车轮进行衍生式设计，把重量再减轻了4.8公斤。这可能会引发汽车设计和制造领域的革新浪潮，极大地改变汽车的性能和外观。

BAC Mono由总部位于利物浦的BAC（Briggs Automotive Company）设计和制造，是一款精练紧凑型赛车，也可以在城市街道上行驶，符合法定的行人和安全保护规定。它搭载4缸2.3升涡轮增压发动机，功率达332马力，这似乎不足为奇，但因为其框架轻盈，它可在2.6秒内从0加速至每小时约96公里，最高速度可达每小时约274公里。 其出色的瞬间启动加速能力，卡丁车般的灵活性和操控性，赢得了汽车评论界的一片喝彩。

每辆 BAC Mono售价约为 25万美元。BAC联合创始人兼设计总监Ian Briggs说：“我们这款车的价格较高且销量较少，所以我们是第一批能够承担较昂贵成本的公司之一。”Ian Briggs与其兄弟Neill Briggs共同创办了该公司。

这意味着需要用新的制造方法，即3D打印。新款的BAC Mono约有 40 个零件采用3D打印而成，包括前照灯、后视侧镜、后灯外壳等，许多块面板由石墨烯增强的碳纤维制成，因此具有重量轻、强度高和耐热性好等突出优势。

但最重要的是为了减轻重量，因此BAC采用了欧特克 Fusion 360中的衍生式设计技术来生产车轮。衍生式设计利用机器学习和云计算，通过算法来进行设计；其最终产品可达到极高的强度重量比。为设计 BAC Mono车轮，设计师先设定所需的性能条件（车轮必须承受的重量）、所用材料（铝）和制造方法（5 轴数控铣削，以节省成本）。在这些数据点的基础上，软件自动生成无数种迭代选项供设计师选择，并帮助他们进一步探索更广泛的解决方案，最终获得更好的成果。

然而，外观设计也有较高的要求。BAC希望在设计上有所突破，既要看起来轻巧，也要体现品牌的风格。这意味着材料的布局有一定的要求，从而实现BAC所期望的外观效果和品牌风格。

3D 打印和衍生式设计让定制化更为容易，对于专门生产定制产品的小型汽车公司来说，这具有至关重要的价值。“作为一家小公司，当我们一年只生产 30、40、50 个组件的时候，我们更愿意把投资节省到一个可以为其他制造商生产数千个组件的工具上。”Ian 说，“这种方式更适合我们这样的小公司。采用3D 打印，我们即使只制作一个产品也可以。我们可以按客户需求的模型来定制座椅、方向盘、踏板；一切都可以独一无二。我们还可以将客户的姓名和缩写制作到组件上。客户购买的是一款独特的、昂贵的、特别的汽车，他们期待看到像衍生式设计这样尖端技术制成的产品。”

衍生式设计和 3D 打印相辅相成，这种相互作用的结果甚至可能难以付诸常规制造。在限制条件最少的情况下，衍生式设计得出的结果可能像是自然肌体一般，完全没有人们所习以为常的几何形状。“如果你不作任何限制，让衍生式设计自行设计，最终的结果只能通过3D打印来制作，”Ian 说道。“随着价格的下降，我觉得衍生式设计会得到更广泛的采用，它带来的解决方案类型也会更多。”

制造新款Mono的车轮就像小型的大规模生产，所以采用较成熟的工艺来进行制造可带来较好的成本效益。因此，BAC对衍生式设计的过程加以一定的限制，以降低制造 3D 打印车轮的费用，否则一套车轮就可能花费数万美元。因此，BAC设定了一些参数，以便能使用5轴数控铣床来制造每个车轮，这比旧款的由3轴机器制成的车轮更有优势。新车轮的重量比标准车轮轻了35%，每个车轮仅重2.2公斤。

新车轮的辐条和锚点进行了削减，厚度变薄，将五边形的辐条组件拉长，把直线和曲线无缝连接，造型线条流畅。连接到车轴的圆形耦合器上有钻出的孔洞，形成有点儿像蜂窝状的仿生纹理。

虽然其他汽车公司也尝试了车轮的衍生式设计和拓扑优化，但BAC Mono的衍生式设计中的仿生形态与其外观达到了完美的融合。它整体造型贴近地面，神似锤头鲨鱼或海鳐鱼。刻制而成的流动型底盘给裸露的靠近后部的机械部件腾出位置。相比于家庭轿车或跨界SUV，衍生式设计的韧带逻辑（ligament logic）更适于这款车型。

BAC Mono的车轮还尚未具有衍生式技术所能达到的最高程度的动态流动性，但随着车轮设计结合多种超高效生物纤维模式，其发展轨迹是清晰的。一旦衍生式设计能得以大量应用，在汽车展厅和共乘车道上将随处可见，它既可减轻重量、节省材料，又可提高燃油效率、降低汽车的碳排放、减轻对气候的影响。

这就是BAC公司的发展方向。衍生式设计应用于汽车金属部件具有极大的发展前景，BAC 公司下一步将致力开发采用生物金属的悬架系统和底盘元件。BAC联合创始人兼产品开发总监 Neill 表示：“车轮的设计只是第一阶段，我们未来的产品在衍生式设计中会有三个或四个阶段。”

Ian 说：“这款车上有400 个零件是通过 3 轴或 5 轴铣床加工固体铝而制成的。这些零件都可以采用衍生式设计，成本可能很低，重量也会减轻。它们本来就是铣磨的，所以采用衍生式设计后再增加一点铣磨时间，这很合理，而且可以减轻重量。如果既能优化设计、减轻产品重量，又能保持跟以前一样的生产流程，那么就能很好地提高成本效益、减轻汽车重量。即使在今天，这似乎也是切实可行的。”