工业产品构造材料合理组合范文

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综合材料是指在产品的设计中,设计师根据设计的要求,充分发挥不同材料所具有的特性,运用艺术创造的手段,将不同的材料组合在一起来完成整个产品的设计[1]。通过不同材料组合的产品,在材料与材料之间,材料与产品之间应形成和谐的协调、对比、均衡、主从等关系,这就要求设计师在设计时能正确选用不同材料并加以合理组合。理想的产品设计,应是善于将产品的功能、形态、色彩、质感等要素通过艺术创造,使之既能满足人们的物质功能需要又能满足人们的精神审美需要。一件产品具体怎样运用不同的材料加以组合,应由不同产品的功能、结构、形态和质感等因素决定。当单一材料无法满足同一产品的各部分功能的要求时,就必须借助于不同的材料并将它们加以合理的组合。

1组合必须适应产品设计需求

(1)产品选用不同的材料是由产品的功能所决定。许多产品由于各组成部位在产品中所起的作用不同,需要不同的材料来加以支持。如电视机的外壳不仅要防电防潮,还必须具有一定的强度、刚度,对机体起保护和支撑作用,所以大多是选用工程塑料;显示屏要求能真实显示图像,高真空的电子显像管则成为首选;集成电路板由木浆垫板、铜箔、半固化片等组成(如图1所示);内部的芯片要求能够有高速的运转速度,硅是目前运用最广的材料;电源插口要求具有良好的导电性,多数采用铜或铝;电线的外包材料必须绝缘且柔软,塑料就成为首选;遥控器的外壳要求具有良好的手感和防滑性、耐污性,因此多选用塑料外壳;操作按钮要求具有良好触感和防滑性,则选用塑胶等弹性好的材质。图1芯板(2)产品的形态和结构设计也要求通过选用不同的材料加以合理的组合来实现。在产品设计中,结构设计是使产品的形态设计得以实现的重要保证,没有合理、有效的结构支持,其外观形态再美丽,也只能是昙花一现[2]。同一个产品的不同形态要求有相应结构设计来配合,而且产品的结构设计由于其在产品中所起的地位和作用不同,所要求的力学性能也不同,因此也需要选用不同的材料给以合理的配合。如在苹果电脑产品的结构设计中(如图2所示),显示屏具有可旋转等功能,需要借助钢铰链结构来支持;而支座部件要求具有良好的耐磨性和支撑功能,因此利用塑料材料来配合。又如:自行车的形态结构(如图3所示),要求有足够的强度、刚度和稳定性,因此选择钢管材料或碳纤维等增强材料;而车轮则要求在保证强度和耐磨性的同时具有良好的减震性,因此选择钢圈与橡胶的配合。(3)产品的形态设计在取得合理的功能设计后,往往需要借助于产品的质感设计来加强产品的表面效果,突出个性,满足消费者的喜好。当然,好的质感设计首先必须满足其形式美的设计法则。它包括了统一与变化、对称与均衡、节奏与韵律、对比与调和等,虽然由同一材质构成的产品有其固有的单纯美,但有时却满足不了产品的全部质感要求。如果将各种材质加以合理的搭配,发挥各种材质所特有的色彩、肌理和质感,做到形、色、质的统一,就可使设计的产品达到质的飞跃。如图4、图5所示的各种小电器,都是通过材料的质感设计去突出产品的个性,增强美感。

2组合必须遵循实用、经济、美观、宜人和环保的原则

(1)“实用”是指产品的材料选择不仅必须符合产品的功能和结构设计要求,而且还应符合产品的生产工艺要求和人们的使用习惯。符合产品的使用环境和使用寿命,这是产品设计中材料选用最重要的原则。一般而言,产品的设计包含两个侧面,即功能设计和形态设计[3]。产品的功能设计要求与材料的固有特性相匹配,而产品的形态设计则除了要考虑材料的形态外,还需要考虑材料与使用者的触觉、视觉相匹配,充分利用不同材料本身所体现出来的的色彩、肌理、质感等特征去满足使用对象的不同需求,迎合人们的使用习惯。设计师只有在充分了解各种材料的基础上,才能在设计中灵活运用材料的特性并加以合理组合,真正使设计的产品好用、实用。而满足产品的寿命要求是为了保证材料不浪费或能在产品的使用周期内充分发挥产品的使用功效。如生活中人们使用的洗脸台(如图6所示),盆体部分为陶瓷,良好的硬度和强度以及光滑的釉面很好地满足了人们要求干净方便清洗的使用功能;水管和水龙头选用不锈钢,则充分利用了不锈钢具有优良的防锈性能和耐用性能。

(2)“经济”是产品设计中的又一重要原则,它涵盖原料采购、运输、储藏、加工、销售、使用、回收等各环节。不同材料之间合理组合运用的经济性是指在设计时根据产品的定位要求和使用特点去选用和组合材料,只要它们组合在一起时能充分发挥材料的性能,能符合产品的功能需要和形态需要,适合产品的寿命要求,同时材料供应充分、加工便利、可回收再利用即可,而不必追求豪华的材料堆砌而造成无益的浪费。其实,在产品的设计中,并非所有的零部件都必须采用性能高质量好的材料,对产品的不同部位应给以区别对待。对在产品中起主要作用的零部件要选用好的耐用的材料,而对在产品中其结构功能要求均不高的辅助部位,可以选用一般的材料。如手工工具(如图7所示),刀具是主要部分而刀柄是辅助部分,因此刀具部分采用较好的金属材料而刀柄部位则选用木材或塑料等普通材料加以配合,就可以达到即满足功能要求又降低成本的目的。当然,经济地组合运用材料,还要考虑材料的可加工性和结构的可拆性。每种材料由于有着不同的加工方法,其结构工艺性会有所不同,要根据产品设计的具体情况加以合理选择,同时结构的可拆性一方面能保证产品废弃后不同材料的分类回收再利用,另一方面能保证当产品的某一零部件损坏时只要更换这一部件而无须牵动到整体。如有一个在韩国轮胎设计大赛中获得金奖的轮胎,采用不锈钢质的镂空圆环,在每一个节点处均有一个橡胶圆片,它不仅摆脱了传统轮胎的设计思路,可在任何坎坷崎岖的小路平稳行驶,而且每次只需更换磨损的橡胶片即可,经济实惠。因此“经济”不仅是对短期而言,更应具有长期的眼光。但无论如何,“经济”必须建立在满足使用要求的基础上,不可一味为了降低成本而损害到产品的质量。

(3)“美观”是产品设计中合理组合材料的又一个原则。迷人的造型和色彩、宜人的质感设计在给人们带来的精神享受的同时,也为企业带来可观的附加值,设计者绝不可轻视。不同材料的合理组合的直接体现就是质感设计,“美观”是产品进行合理材质设计的具体表现,它必须遵从形式美的法则。包括:配比原则、主从原则和适合原则[3]。产品的“美观”可以借助不同材质之间的合理组合来表现:1)产品的质感设计可以通过不同材质之间的合理组合来达到整体与局部、局部与局部之间的合理配比,以获得美的质感印象。在设计中通过不同材料之间的合理搭配,达到既和谐统一,又有对比差异,生动活泼的目的,它将会给产品的质感设计带来丰富多彩的变化。2)产品的质感设计可通过对不同材料在产品设计的合理运用中的主次之分来强调产品的重点。在设计中,应明确那些既有联系又有区别的各个组成部分之间的主从关系。主体在造型中起着决定作用,客体起烘托作用。产品造型中的重点,是由功能和结构等内容所决定的,是体现产品功能和形态特征的关键部位,即主部位;它应该是产品视觉观察的中心,对这一部分的质感要做重点处理,使之起到聚焦视觉的中心而避免视觉游移的作用,从而加强产品造型的艺术表现力。在产品设计时常借助不同材料的组合对比来强调重点。如:用金属衬托非金属、用轻盈的材质衬托沉重的材质、用粗糙的材质来衬托精致的材质等(如图8中的水杯所示)。3)产品的质感设计还应考虑不同材料之间以及不同材料与产品之间的适合原则,由于各种材质均具有自身的特性,在产品的美感设计中应充分考虑到不同材料的材性和质感,并使之适合产品的质感设计要求。图8水杯因此,在产品的“美观”设计中,应灵活运用形式美的基本原则,充分发挥不同材料的特性,合理利用其各自具有的色彩、纹理、质感等自然美的特性。要获得理想的艺术效果,不在于贵重材料的堆积,而在于材料的含理配置和质感的和谐运用,只有这样,即使光泽相近的不同材料配置在一起,也会因其质感各异而具有不同的效果。

(4)“宜人”原则要求产品设计应通过不同材料的合理组合使之更符合人机关系,通过提高产品整体设计的适用性,使产品更具有亲和性[4]。如图9所示的音箱产品就是利用金属材料和天然的藤材料的配合,来突出产品的亲和力,将编制成人字细纹的藤条材料,包裹在音箱的机身上,不仅显得亲切,而且也使机身具有较明显的触觉刺激和防滑性,易于使用,而底座的金属材料则在强调科技感的同时也增加了音箱的稳定性。

(5)“环保”原则指在产品设计时对于不同材料的选用和组合,应始终注重环境保护,尽量选用可回收循环利用的绿色材料,对不同材料之间的组合应尽量运用可拆卸的设计手段,以方便报废产品的分类回收,对于不能采用可拆卸配合的不同材料,则应考虑选用相溶性较好的材料加以组合,增强绿色设计的理念。当然,除了以上的几个原则外,材料的合理组合运用还要考虑产品的加工工艺可行性和零部件之间的配合关系。美观的产品造型设计,必须通过各种工艺手段来实现,要实现这一转变,应依据切实可行的工艺条件、选择合理的加工工艺和配合方式来实现产品造型设计。

随着各种新材料和新工艺的不断的开发和应用,不同材料在同一产品中的组合运用也在不断发展。设计师应及时了解各种新材料的特性和应用特点,掌握各种新工艺的加工特点,充分利用造型因素的关系和规律,灵活运用不同材料并加以合理的组合创作,赋予新产品更多的造型语言。