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1、设计材料及加工工艺概论一、学习材料的重要性1.1 材料是设计的物质基础和载体材料是科学技术研究的重要方面，设计材料由比较单一的木材，陶瓷，玻璃，金属到越来越丰富的塑料、复合材料为产品设计展开了一个广阔的天地。基本功能相同的产品，由于采用了不同的材料和加工工艺，就可以带来巨大的形态变化，随后带来的是使用变化和精神功能的变化。例如电视机外壳，用木质层板来做，因为受到材料特性和加工工艺的制约，一般会做成方形。如果后壳要做成弧度就有一定的难度。但是如果用工程塑料来做电视机外壳的话，就很容易用压注成型的方法实现曲面的造型。以椅子的设计为例，椅子的基本功能是“座”，另外它还具有很强的象征和装饰功能，木材、
2、金属、皮革玻璃、塑料等材料随着成型技术的发展进步，并结合设计师的创意，展现出了不同的形态和风貌，这些典型的形态也成为时代技术发展水平和人们社会生活的象征。早期的椅子大都以实木为材料，坚硬的材料使得精密的榫卯结构得以实现，使得椅子在造型上线条更加挺拔、秀丽、流畅，其形体严谨合理的结构、精致的制作工艺和天然靓丽的枝干，无疑为明式家具的典范。明式太师椅20 世纪三四十年代以后，由于合成树脂的迅速发展和高频胶核技术的应用，产生了一种新的椅子形态胶合板椅。它改变了原有木材的特性，其结构、强度等均发生了变化，形成了一种新的造型风格。例如下面的 LCM椅子。1941年， 设计师查而斯和伊姆斯在家具设计中用胶
3、合板为材料进行椅子设计，引起了评委的注意，并因此拿了比赛的第一名。由马歇尔 . 布劳耶设计的瓦西里椅是世界上第一个以标准件构成的钢管椅，突破了木质椅子造型的范围，压弯成型机和管材弯曲技术的出现，使得钢管本身的特性得以发挥，钢管有弹性、强度高，一致的弯曲半径给人一种有序和统一的美感。塑料的发明给产品带来了前所未有的变化，如图所示，得S形的堆叠椅，是由威乐. 潘顿设计的，采用塑料一次成型技术，造型优美，色彩艳丽，技术完善，让塑料制品拥有了更完美的品质。布好思设计的瓦窗里崎、，回1987 年，意大利菲亚姆公司设计了一个幽灵椅。该款椅子时由水晶玻璃制成的，设计师对玻璃的成型可能性进行了研究，在一块玻璃
4、板上用每秒钟1000 米的混合磨料的高压水柱制造了一道缝隙，然后用玻璃弯曲技术加以弯曲， 使它获得了连续、 透明、优雅的造型。 它是复杂现代技术和简单造型方法的完美结合。材料和工艺是产品设计的物质技术条件，是实现产品设计的必要条件。设计通过材料和工艺转化为实体产品，材料和工艺又通过设计实现自己的价值。任何一个产品设计，只有选用材料的性能特点及其加工工艺性能相一致，才能实现设计的目的和要求。1.2 材料总是能够为设计师带来很多新的思路新材料对设计的影响不仅限于技术性应用的范畴，而是包含了整体质感。一直对设计流行趋势所形成起着激发作用。在材料日益丰富、材料技术不断发展的今天，“材料设计”成为了设计
5、创新的重要手段。设计师不必受到材料的限制，或者被动的接收材料科学的研究成果。而是积极的评价和探索各种材料在设计中的应用价值，发掘材料在设计造型中的潜力。mio mbasz在 20 世纪 90 十年代提出了“软技术材料”的观念，并基于微型化技术设计了一款手帕电视。他打破了一般电视机的外观面貌和使用方式，让人感到异常的柔软和亲切。“人与机器” 设计公司设计的软件盘是用柔软的、易弯曲的聚氨酯泡沫制成。聚氨酯被公认为有高度的隔热性和绝缘性。既可以坚硬的形式，也可以柔软的形式进行生产。应用领域十分宽广。键盘由镭射蚀刻而成，省去了不同的语言版本的模具修改成本。赤陶土（一种声学陶瓷）在高温烘烤后再施釉，完全
6、能达到音响的硬度要求，并能强化声音的频率。在这个基础上，意大利的设计师设计了一款陶瓷音响。它不仅延伸乐材料的使用空间，也使得原来藏在房间角落里面得黑箱子音响，被赋予了全新的美学价值。a锺鑫.-t J、二Jv 二、设计专业学习材料课程的特点2.1 与工科院校课程的区别作为设计类院校对于材料的教学应该和其他工科类院校教学有所不同。在学习和掌握的重点等方面都有所区别。这种不同正是由两类院校的学生的思维特点、接受能力和知识架构来决定的。当前市面上的绝大多数材料并不适合艺术设计类院校的学生使用。因为教材的内容包括很多抽象，概念性很强的材料学知识。他们的研究是偏向于对机械设计和工程设计方面的介绍。从艺术设
7、计的角度对材料和加工工艺的研究阐述则很少。对设计类院校的学生进行产品设计没有直接的指导意义。这些内容对于我们的学生来说，既难懂又难学。从下表上分析，两者在内容也是有不同的：工科的材料学（微观方面）工程力学，物理学，机械，电子，分子间距，应力等工和类设计材料学骨L.艺术设计龚设计材尊掌设计类材料学（宏观方面）材料和工艺，材料的美感，材料的肌理应用工科类材料学主要涉及到材料的微观方面设计类院校的材料课程主要涉及到圆圈的右半边宏观方面多一些2.2 我们要掌握的知识点具备相关的材料和工艺的知识，了解材料的基本性能，会应用材料工艺学知识解决设计的问题。在设计中选择恰当的材料和工艺，能运用材料的自然美使产
8、品具有美感，使加工工艺符合材料的性能。三、设计材料的分类就工业设计的范畴内，材料是指用于工业设计并且不依赖于人的意识而客观存在的所有物质。从不同的角度，我们可以对材料进行不同的分类。按照材料来源天然材料、加工材料、合成材料、复合材料等按照材料的物质结构金属材料、无机材料、有机材料、复合材料按照材料的形态分类现状材料、板状材料、块状材料、其它 金属，塑料，木材，玻璃和陶瓷等晶体约构显微约￥ifl仓综剿纳米微米r.I.JK 米I lE 棚中程川结构成分合成加工：到料科学与工程：令性能应用需求在这里，我们主要介绍在设计生活中经常用到的材料主要有：当然，在实际的产品设计中，非常多的是材料之间的搭配和组
9、合，共同来实现产品的功能。但是我们要注意的是：材料的品种越多，材料之间的连接方式就会随之增加，设计的成本也会提高，设计师在产品设计时候，要达到一个协调。四、材料的特性任何材料都有自己的属性。设计材料的的特性包括：固有特性、力学特性、热性能、电磁性能、防腐性能等；派生特性、加工特性，感觉特性和经济特性；这其中牵涉到了材料的密度，强度，弹性，耐磨性，导电性，磁性等各个方面的多种特性。了解它们是设计师进行设计的前提，了解它们是产品能够成功实现功能的保证。而且很多设计就是利用了材料的某一些特性。比如法国设计师马萨德设计的一个“TOHOT ”盐和胡椒摇罐。在这一个产品中主要就是运用到了产品材料本身的特性
10、或者零部件的特性。磁铁的磁性和它产生的瞬时的固定连接性。五、材料的感觉特性/ u s二而 (II,. . 副“. . 一电c川崎吨III,. ,. . . 感觉特性是人的感觉系统因为胜利刺激对材料作出的反应或者由人的知觉系统从材料的表面特征得出的信息，是人对材料的胜利和心理活动，它建立在生理基础上，是人们通过感觉器官对材料作出的综合印象。（通过视觉和触觉， 我们可以感受到很多材料的特性，不论它是透明还是不透明，柔软还是坚硬）5.1 材料的触觉特性通过人的手和皮肤触及材料而感知材料的表面特性，是人们感知和体验材料的主要感受。通过此下图，我们可以知道材料给人的不同感觉特性的转化过程。由此，设计师在
11、设计相关的产品时，就会有意识的避开事物对人的潜在危害。使用户能够更安全，运醺与第2守触1肌理自坚硬与柔软I I日叮早在瓦尔E元圄色彩气Fr? 湾重与尊蹲I 视觉. 先i量JI=肌j!朋, ,a量一：:n11一1:!M . 睛更方便的使用产品。比如日本的一款叫做 TAG CUP的杯子，曾获得日本的优良设计奖，它具有良好的隔热性，可以防止手被烫伤，无论谁拿多高，都可以四处拿动，在满足功能的前提下赋予人美好的情感体验。5.2 材料的视觉特性材料的视觉特性是靠眼睛的视觉来感知的材料表面特征，是材料被视觉感受后经过大脑处理昌盛的一种对材料表面特征的感觉和映像。当前，材料的视觉特性在设计中的应用数不胜数。
12、比如明明是塑料的手机质感，却被做成了金属的质感；明明是塑料的水龙头，却使人看起来是一个高贵的金属产品，使得产品价值提高了很多。（轮胎表面的远近景视觉效果）. ，也. 塑料产品给人的金属视觉效果六、材料的美感和设计应用任何材料都充满了灵性，任何材料都在默默中表达自己，都在展示着自己的美丽。美感是人们通过视觉、 触觉、听觉在接触材料时所产生的一种赏心悦目的心理状态，是人对美的认识、 欣赏和评价。材料美是产品造型美的一个重要方面，不同的材料给人不同的触觉、联想、心理感受和审美情趣，如黄金的富丽堂皇，白银的高贵，钢材的朴实，锌的平丽轻快，木材的轻巧自然，玻璃的清澈光亮。木材和黄金都有着自己的材料魅力，
13、等待着设计师敏锐的视角材料的美感和材料本身的组成、性质、表面结构以及使用状态有关，每一种材料都有着自己的个性特色。在设计造型中，应该充分考虑材料自身的不同个性，对材料进行巧妙的组合，使其各自的美感得以体现，并能深化和互相烘托，形成符合人们审美追求的各种情感。捷克设计师设计的玻璃杯，玻璃材料和石材的组合，采用模具吹制，结合了玻璃的晶莹剔透感，又有石材的厚重感，有玻璃的冷漠，又有石材的温软。6.1 材料的色彩美远距离的看一个产品，最先映入眼帘的不是造型，也不是肌理，而是色彩。材料是色彩的载体，色彩是依附于材料而存在的。在产品设计中，材料的色彩是造型私塾的重要元素，没有色彩的作品是缺乏生命力的。作为
14、响亮的视觉语言，色彩具有强烈的视觉冲击力，色彩在人们的视觉中起着先声夺人的效果。包括有固有色彩和人为色彩。木材的固有色和人工色彩在材料的固有色彩达不到使用需要的背景下，人们开始根据产品装饰的需要，对材料进行色彩处理，以调节色彩的本色，强化并烘托材料的色彩美感。值得大家注意的是，孤立的材料色彩是不能产生强烈的美感作用的。只有运用色彩规律将色彩进行组合和协调，才能产生有冷暖对比，色相呼应的效果。通过阳极氧化工艺使得水壶表面增加了一层绚丽的色彩，增添了生活的色彩，也增加了产品的附加值。. 苹果电脑永远惹喜爱，色彩的作用不可低估阿莱西的生活用具设计一. ,. ”、，a、J,c; . .:) :z.i
15、松下A200孚机矿泉水瓶体设计未丹多企业股份有限公司设计的“未丹多喝水” 庆祝上市十周年所推出的纪念瓶。瓶盖上方的水滴状突出物，既像是波溅的水花、也像是烟火的造型，红、橘、绿、蓝、灰五色。当拔出瓶盖时还有“啵”的一声，使设计者玩的创意，不仅用色彩、造型来欢庆十年，也用声音模拟出烟火的爆点，是深具特色的创意。濬成家饰设计公司设计的糖果盒。胡桃木与槭木搭配，两种树种搭配变化多端，颜色变化增添趣味性。造型简洁大方，原木材质更显高贵。可移动九个方盒，机能高、实用性高。62 材料的肌理美肌理是物体的表面形式，是物体表面的组织构造，具体入微地放映了不同材质的差异，体现材料的个性和特征，与形态、色彩构成了物
16、体在空间的形式。肌理按照材料表面的构造特征，可以分为自然肌理和再造肌理。前者包括了天然材料的自然肌理（比如木材天然的纹理和疖子）和人工材料的肌理（比如塑料、织物、钢铁等），自然肌理突出的是材料本身的自然材质美，价值性强，以“自然”为贵。在很多设计中，特别是木材的设计中，我们经常用到木材的自然纹理来增加产品的自然价值。表面的构造、自然肌理、木材的纹理和疖子，塑料、织物、钢铁。再造肌理：通过喷涂、镀、贴面等手段，改变材料原有的表面材质特征，形成一种新的表面材质特征。给人的知觉、视觉肌理：通过视觉的得到的肌理。触觉肌理：通过触觉的得到的肌理。木材的肌理在家居品设计中的应用Sun Ra灯具设计。设计师
17、对每一种材料的属性又有极好的把握，将强调它们的自然属性作为设计的重点，而在细节之处精妙的处理。Sun Ra灯具的木质框架上显露着自然的纹理，营造出古典、优雅气息，而璀璨的照明灯则充满了现代的奢华之感，古典与现代的统一正式拉泽罗尼想要在这件作品中表现的特色。随着表面面试工艺的提高，我们可以通过喷涂、镀、贴面等手段，改变材料原有的表面材质特征，形成一种新的表面材质特征，以满足现代产品的多样性和经济性。这种肌理以“新奇”为贵。采用贴面的工艺来仿造木材自然的纹理效果，不仅可以使产品产生自然美，还能提高木材的使用率，增加产品的经济价值。在下面的绳椅设计中，所用的是最为普通的尼龙绳质地细匀，表面光滑。把软
18、性的绳子作为主要的语言，长短不一，如瀑布般流泻下来，给人一种心动的精神体验。织物在产品设计中，合理的选用材料肌理的组合形态，是获得产品整体协调的重要途径。设计师就是要用对材料的敏感的激发设计创意，设计更好的产品。混凝土音响组合设计，设计师以钢筋水泥为音响设备的基本材料，无论是音像还是唱盘座都是混凝土。其外观粗糙异常，与精细的塑料唱片形成强烈的肌理对比。63 材料的光泽美人们对材料的认识，大都是依靠不同角度的光线，光是造就材质感的先决条件。材料离开了光，就不能充分体出本身的美感。人们通过视觉感受而获得在心理、生理方面的反应，引起某种情感，产生某种联想从而形成某种审美体验。根据材料的受光特性，可以
19、分为透光材料和反光材料。透光材料给人明快开阔的感觉，反光材料给人生动质朴的感觉。透明产品使人感到明快，反光产品使人感到生动设计师经常运用材料天然的光泽美，当要突出材料的光泽时候，通常采用一些表面的加工工艺来实现。在这个桌台设计中，设计师采用了镜面抛光工艺的应用，使得普通的餐桌变得及其生动活泼。把金属的反光性表现的十分生动。 想象一下坐在桌子旁吃水果并欣赏桌上风景的情景吧。即使坐在旁边也是一种享受。在“带塞子的抛光不锈钢容器”设计中，设计师把这些视觉效果柔和的枕头造型与其坚硬的钢质地形成了强烈的对比。 抛光研磨工艺的应用使得这些枕头看起来并不如我们想象的那样坚硬，外观柔和而灵活，= 简直就像我们
20、平常见到的普通枕头。玻璃杯子（透光性材料的动人之处在于它的晶莹，在于它能产生一种朦胧的美。）反射的主体如果是木材这样的材料，比如像这个容器设计一样，它的放射特点是不一样的。这个毛面木质品以反映自身材料特性为主，给人以质朴，柔和、安静、平稳的感觉。透明的苹果电脑，永远是电脑中的弄潮儿看着这个透明的相机，我们都会不经意的想起了苹果电脑的透明设计。虽然这是一个模仿透明形式的设计。但是我们仍然对它爱不释手。材料虽然透明，但是它的光泽美已经深深的打动了我们的内心。哥哥，马，啕电 . 、. ；油It:a到T设计师琳 ?伍聪热衷于玻璃材质的运用，通过不同的手法在其作品中融入东方禅风与柔性概念，传达出直接、不
21、矫饰的美学特征。冰山花瓶（左）采用透明玻璃材质制作而成，摆放在桌上就像冰山飘在海平面上，不论是否插花都很好看。而Smoke花瓶（右）则是利用双层制作技术，使内层为白色玻璃，外层为灰色玻璃， 让花瓶灰里透白， 营造出烟翠的感觉， 呈现典雅的高贵气质，称为寒烟翠花瓶。64 材料的质地美材料的质地美也是材料美感体现的一个重要方面，这种美感是由材料本身的固有特征所引起的一种赏心悦目的心理综合感受，具有较强的感情色彩。原因、结构、物理化学特性、组成；表现、软硬、轻重、冷暖、干湿、粗细；质地是与任何材料有关的造型要素，它具有材料自身的固有品格，一般分为天然质地和人工质地。天然质地：动物毛皮、树皮、经过切割
22、打磨刻画等加工的石木材。人工地质：金属、塑料、玻璃。在设计中，产品材料质地特性及美感的表现力是在材料的选择和配置中实现的。我们可以通过把相似质地的材料配置在一起作为设计元素，也可以把质地对比强的材料配置在一起作为设计元素。在这款椅子设计中，设计师主要用到了不同材料的对比配置。椅座采用了实心樱桃木制作，表面采用透明涂饰，充分显示了木材的材质特征。而椅背则采用了高抛光的铝合金材料。采用手法相似的设计65 材料的形态美正式由于材料以多种形态存在，所以我们在众多的设计中能够领略到材料的形态美。七、材料和环境7.1 为什么要有环境意识随着全球工业化进程的发展规律，有更多的材料被应用在工业产品中。这是设计
23、师的一大业绩。但是，人类的环境也遭到了日益严重的破坏。自然资源遭到了滥用，并日益减少。如何减少环境的污染，重视生态环境保护成人们关注的焦点，设计师作为消费品的设计者，更加义不容辞。7.2 材料选择对环境保护的考虑7.2.1提高效能，延长生命周期，减低产品的淘汰率。7.2.2减少对环境有破坏和污染的材料的使用，避免使用有毒材料电视机外壳的环保设计（食品包装的环保设计）7.2.3材料的使用单纯化，少量化，尽量避免多种不同材料混合使用。7.2.4选用可回收或者能重复使用的材料。荷兰设计师设计的玻璃水具。在这个设计中，设计者根据设计目的对玻璃废旧瓶进行了新的利用。用薄壁的瓶子作水杯，用厚壁的瓶子作水瓶
24、。经过清洗、切割、打磨等过程，一个崭新的设计作品，就展现在人们的眼中。像这种设计的更大意义在于重新应用废旧材料。（从左往右，报纸做的椅子，可乐罐做的台灯，采用自行车废旧零件做的茶几）7.2.5选用废弃后能自然分解并为自然界吸收的材料由沃里克大学制造集团公司与PVAXX研发公司以及摩托罗拉公司合作开发新的手机产品（图9） ，是一种环保手机，可以将废旧手机作为化肥埋到泥土里作为混合肥料，几周后就能够自然分解，是处理废旧手机的神奇方法，由日本 Victor公司推出玉米淀粉制成的玉米光盘。这种光盘采用一种以玉米粉合成的特殊塑料材料制成，和传统光盘所用的材质不同，这种光盘使用聚胶树脂制成。这样可以减少传统工艺在生产光盘过程中产生的二氧化碳。
