近年来,由于增材制造技术(3D打印)能够制造任意复杂模型的特点,在个性化以及形状复杂制品的定制和加工方面得到广泛应用。利用这一特点,将该技术应用在汽车造型设计领域中,能够快速呈现汽车设计师的设计意图,相比于传统的多个等比例缩小油泥模型的制作,极大的缩短了产品开发周期,提高模型制作精度。但是现阶段针对汽车薄壁结构模型的3D打印,大都采用等厚度的方式,方法虽然简单、易于操作,但是对薄壁模型进行整体统一加厚的方式存在两方面缺陷：一是薄壁厚度尺寸只能根据经验进行选择,为了增加局部强度,常采取整体加厚的方式,造成材料的浪费；二是随着3D打印技术的普及带来的社会化建模问题。由于设计者缺乏结构设计经验,常会出现由于力学性能不足而引起的模型破坏现象。因此在保证模型外观精度及结构强度前提下,如何对汽车薄壁结构进行轻量化建模是本文的研究重点。针对汽车薄壁结构的优化,本文提出了基于热源扩散的变厚度方法以及多胞加强结构两种方法,论文以某汽车外壳等比例缩小模型为研究对象。具体如下所示：(1)针对汽车薄壁结构的优化建模问题,提出了一个系统的可行解决方案,首先,利用模型热扩散方法模拟模型受力分布,检测各节点热量值并赋予相应的厚度,然后通过数值分析、三维打印以及实验验证完整的方法,对模型厚度进行优化,最终得到了满足性能要求的轻量化模型,该方法相对于传统等厚度模型的打印,质量节省30%左右,极大的节省了模型打印的时间和材料成本,汽车薄壁结构的成功打印,验证了该方法的有效性和可行性。(2)针对多胞加强结构在薄壁结构上的应用,利用多准则决策方法,对比三种多胞加强结构在模型弯曲和扭转工况下的力学性能,并对选定的六边形结构进行尺寸优化,以柔度和体积最小为目标,得到帕累托最优解集。最后对比了弯曲和扭转工况下,多胞加强结构相对于等厚度结构的性能,结果表明,在满足同等柔度条件下,质量分别减少了17%和20%左右,验证了多胞加强结构在轻量化设计和打印方面的可行性。针对汽车车身薄壁结构模型,本文提出的两种广义意义上的变厚度方法,结合增材制造技术在复杂模型加工的技术优势,实现了汽车车身模型的蒙皮和骨架的一体化设计与制造,在车身造型领域的应用具有现实可行性。