武漢理工大學 藝術與設計學院 賈 麗
摘要：隨著越來越多的汽車走進千家萬戶，大眾對汽車的需求量越來越大，同時對汽車的造型要求越來越高。仿生設計作為現代汽車設計方法中常見的方法，本文主要研究應用于汽車外形造型設計中的形態仿生。并舉汽車仿生設計史中比較成功的兩個例子作為研究案例具體分析。
關鍵詞：仿生設計學 形態仿生 汽車造型設計
中圖分類號：U462.1 文獻標識碼：A
文章編號：1003-0069(2017)09-0104-02
Abstract：With more and more cars coming into thousands of households and the growing demand for cars，the shape of the car gets more and more attention. Design bionics is a common method in modern automobile design method. This paper mainly studies the morphological bionic used in the design of automobile exterior shape. And the two examples in car bionic design history is as a case to be studied.
Keywords：Design bionics Morphology bionic Car design
引言
設計的方法有千萬種，我們采用的設計方法也千差萬別，但是我們應用在汽車設計上以仿生設計為大多數。仿生設計學，也可稱為設計仿生學（Design Bionics），它是在仿生學和設計學的基礎上發展起來的一門新興邊緣學科，是模擬生物系統的某些原理，通過模擬的形式，整理、分析、提煉并構思設計出具有類似生物系統某些特征的一種新的設計思維方法。防生設計的出現，使我們可以通過模仿大自然，設計出更好的產品。
仿生設計的發展一共經歷了四個階段：萌芽階段，初始階段，中級階段，高級階段。遠古時期，人們的認識能力與技術能力有限，原始人類認為生物器官是這些神奇力量的來源，經常模仿生物器官來創造產品（如圖1）這是仿生設計的萌芽階段；在長期歷史的演化中，人們逐漸對生物形態賦予了各種象征：兇猛的獅子象征王權的威嚴，中國的龍代表莊重、嚴肅、不可侵犯（如圖2），這就進行到了仿生設計的第二個階段——初級階段；中級階段的開始伴隨著人類對自然的熟悉程度的提高和更深層次的認識，大眾汽車集團創始人費迪南德·波爾舍在上個世紀30年代設計了第一輛以昆蟲的造型為車身的汽車——大眾甲殼蟲（如圖3），該車通過對甲殼蟲的研究，認為模仿甲殼蟲的形態可以提高汽車的行駛速度；隨著科學技術的發展，人們對自然界的認知越來越復雜化、系統化，這時的設計師們對仿生設計不僅僅是對外形上的研究，還將生物特征的結構、功能、信息特征運用到設計上（如圖4）。
一、仿生設計中的形態仿生
形態仿生是指研究自然界與生物體的外形、色彩、質感、信息傳遞的方式方法，并通過研究得出結論，將所研究對象運用簡化、抽象、夸張、隱喻等藝術手法運用到產品外觀，使創造出的產品與仿生產品產生一種或多種關聯性，形態仿是在設計產品中為最常見的形式。形態仿生通過細分可以分為四種：外形仿生、色彩仿生、質感仿生、意向仿生。外形仿生是指模仿生物體的輪廓線、結構線，使得設計出的產品與原生物體之間從外形上建立一種聯系。外形仿生是其他形態仿生的基礎，并對產品的產生有很大的影響，通過外形仿生設計出的產品可以從產品外觀上識別所出模仿的生物體；產品顏色的選擇在產品設計中具有重要的影響，不用顏色所帶來的感官效果是不同的，所以，色彩仿生顯得尤為重要，借助大自然和生物體具有色彩信號進行仿生；質感仿生是在模擬生物體的表面肌理的自然屬性，例如：Pforzhemim大學畢業的女學生Anne·Forschner就為寶馬設計了一款名為Lovos Concept概念車（如圖4），這款車的車身鑲滿了金屬鱗片，并在這些鱗片上還覆蓋著太陽能電池，可以為車提供動力，節約能源，保護環境，這是一款前所未有的太陽能動力的概念車。除此之外，人們對鳥類和魚類的研究發現，在一些情況下，不光滑的表面更能有效地減少空氣阻力。
汽車外形的發展與演變大概可以分為五類：箱型車、流線型車、船型車、魚型車、楔型車。上個世紀初，美國福特公司設計出T型車，這是世界上第一輛開發研究出可以使用的箱型車，這個時期的T型車就像一個大方盒子，并沒有門窗，只有一個外框，現在人們都愿意稱這個時期的車為箱型車（如圖5）。20世紀20年代人們為了減少空氣阻力和氣流的紊亂造成汽車行駛速度的影響。設計師們開始從大自然與自然生物中尋找，研究各類生物體在空氣中穿越的速度與時間，并將之運用到汽車設計中，經過反復試驗，發現可以模仿生物體的外形進行汽車設計，提高汽車在穿越空氣時的速度，稱為“流線型”。流線型車中最有代表性，產量最大的是的1937年德國大眾的“甲殼蟲”（如圖3）。因汽車外形酷似甲殼蟲而得名，因受到的空氣阻力較小，很快，它像福特T型車一樣很快風靡全球。1949年福特公司推出了新型福特V8型汽車，它與甲殼蟲車有很大區別：駕駛室位于車的中部，車前是發動機，后為后備箱，這種形狀非常像船的造型，所以稱為船型汽車（如圖6）。后來人們在設計中逐漸把后窗玻璃傾斜，并且在發展過程中，發現斜背式的汽車很像魚的脊背，因此這類車被稱為“魚型車”（如圖7）。魚型車行駛起來容易產生很大的升力，這樣會使得汽車的行駛的穩定性和操縱性降低。人們進行了反復的探索，終于解決了升力的問題——就是將汽車車身整體向前下方傾斜，這種形狀有效地克服升力帶來的形式問題，最終將這種形狀稱為“楔型”（如圖8）。
二、形態仿生在汽車設計中的案例研究
著名的設計師克拉尼說過：“設計的基礎應來自誕生于大自然的生命所呈現的真理之中”。許多生物實現其功能的結構和特征都會反映在形態上，進行這樣的仿生設計時，不論是進行形態仿生還是功能仿生，表現出來的效果都是一樣的。例如：鳥類和魚類的流線型體能減少空氣阻力，這樣的仿生設計是出于對創作產品的功能考慮，但是采用了生物的外觀形態。
（一）梅賽德斯——奔馳仿生概念車案例分析
奔馳汽車公司于2005年推出了一款利用仿生設計學概念設計的汽車，這款汽車的主要靈感來源于盒子魚（boxfish）（如圖9）。盒子魚，顧名思義，就是長得像盒子的魚。此魚略呈正立方體，像盒子一樣，身體具有四棱脊，無背中棱，僅在背鰭前方隆起；各棱脊無棘；腹
面突出呈弧狀。背鰭短小，位于體后部，無硬棘，具9根軟鰭條；臀鰭具9根軟鰭條；尾鰭圓形；非常具有流線特征，因此符合空氣力學的要求。它們生活在熱帶海洋的珊瑚礁、礁湖和海藻群環境中，它們就像汽車一樣，要求活動時消耗的能量最少，這就必須有強壯的肌肉和流線形的身體。為了在林立的珊瑚礁從中保護自己，盒子魚的表面十分堅韌，可以抵抗很高的壓力。它的四方形的身體截面十分類似于汽車的形體，這些對汽車設計來說都是極其突出的優勢。盒子魚奇特的外形給了梅賽德斯公司以設計靈感。
根據汽車設計的要求和盒子魚的特點，確定選用盒子魚的形態特征和色彩特征，斯圖加特設計人員通過對盒子魚進行詳細的觀察和分析，制作了一個泥土模型（如圖10），并進行了風阻系數測試，結果只有0.06。色彩選取了盒子魚身上的黃綠色和黑色兩種顏色作為汽車外形的主要顏色。借助這款設計，梅賽德斯的工程師們也成功地讓汽車的燃油耗費下降了，并讓一氧化氮排放量下降。
在對盒子魚的外觀特征提取以后，發現盒子魚泥土模型并沒有完全擺脫其自然形象，無法與汽車之間形成良好的配合，并不能直接運用到汽車設計之中。設計師們進行反復研究，決定將盒子魚棱角分明的輪廓作為汽車的側面和側裙，將尖尖的魚嘴盡量收窄，同時將盒子魚的尾部去掉，改為正常的楔形，這樣就大概有了一個汽車的模樣。盒子魚圓滑、流暢的線條為概念仿生汽車奠定了一個良好的基礎，經過后期的不斷完善，一輛形體長4.24米，寬1.82米，高1.59米的車最終完成（如圖11）。
（二）大眾NEEZA（哪吒）概念車案例分析
德國最近幾年的新車都有采用西方神話人物的名字：Pheaton、Eos、Tourag，在采用這些名字的同時對這些人物的仿生。德國一直具有仿生設計的能力，在德國汽車史上，最典型的車還屬德國大眾甲殼蟲汽車，直到現在，仿生設計經常在德國大眾汽車上使用。因此，作為上海大眾，本土設計師也可以從這一方面入手，尋求仿生設計的可能性。
上海大眾的設計師要保證品牌特征的延續性，同時也要保證具有我國文化特征，設計師們決定推出具有中國特色的概念車。最終，哪吒的形象進入設計師重點考慮的人物形象。哪吒（如圖12）——項戴乾坤圈，臂繞混天綾，腳踏風火輪，手持火尖槍，中國家喻戶曉的神話故事里的英雄形象，他活潑、激情、熱情和年輕，敢于挑戰權威。確定了哪吒作為仿生設計的對象后，確定模型哪吒的形態特征和色彩特征。哪吒的武器是火尖槍，霸氣又有動感，設計師們從火尖槍中尋找靈感，將火尖槍頭運用到每一個輻條，該輪轂采用18寸9輻條鋁合金輪轂，同時也很好地配個了車身陽剛氣十足的設計風格。提高哪吒速度的寶物那就是風火輪，火焰代表了熱情，設計師們將它運用在輪胎上做成胎紋，代表速度。哪吒擁有一雙炯炯有神的眼睛，設計師將哪吒的眼鏡在汽車上進行了抽象設計，使得前車燈看起來現代又充滿張力。并且前臉的設計風格與前燈搭配非常協調，起到了畫龍點睛的作用。（如圖13、14）
總結與展望
我們一直在探索大自然的奧秘，廣闊的大自然一直是我們設計的靈感來源。形態仿生出現在汽車設計中的方方面面，不僅只應用在汽車外形設計上，同時也應用在結構與內飾中。仿生設計學作為設計的前沿發展趨勢，根據仿生的基本原理，盡可能地選擇出仿生生物的優勢，并合理地利用到汽車設計中，設計出更多令大眾滿意、更有特色的汽車造型。
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