2021/01/08

材料在工业设计中的运用

内容提要:工业设计离不开各种材料的支持,材料的选择和应用将对最终工业产品产生一定的影响,因此,在进行工业设计时,首先要做好材料的选择分析工作,明确各种材料的性能特点,充分考虑到最终工业设计产品的设计效果,才能更好地发挥其价值和作用。因此,本文试图结合自身对工业设计的认识,探讨选材应遵循的原则,从而设计出更科学、更合理的产品,展现工业设计的价值与魅力。

关键字:智能产品;工业设计;材料;选材

工业性设计是一种极其复杂的设计行为,它与设计师的设计理念、材料的选择和使用以及设计需求等有着千丝万缕的联系,材料选择的好坏,将直接影响到产品的内在品质和外观质量。若选材不当或考虑不周,势必对产品的后期使用产生负面影响。所以在具体的工业设计中,怎样科学合理地选择材料呢?在此基础上,笔者将进行详细的分析和论述。

工业设计中选材功能要素的研究

对于任何工业产品而言,在进行设计时,功能因素的发挥往往是人们最关心的问题,而对功能因素的分析通常包括以下几个方面:

㈠材料的安全性能

在工业设计中,选材选择是首先要考虑安全性的,选材必须按照有关标准,正确选择和使用材料,并事先对材料使用过程中可能产生的各种危害进行预测。例如,在进行医疗设备设计时,医院中的电疗设备可能与病人的身体部位直接接触,如果产品设计没有充分考虑到安全性问题,那么最终设计的产品,可能对病人的安全造成更大的危害,医院也很容易因此陷入医疗纠纷。所以设计师在设计产品时,选择材料时,首先要考虑选择一些具有抗静电性能的材料,针对设备的暴露部位,如果配置普通的平板玻璃,就容易发生碰撞,从而导致人身伤害事故。涉笔内部如果选用易起潮的塑料周晨,将大大增加设备的腐蚀性,甚至可能导致设备的控制器失效。因此,在工业设计中,对材料的选择,最好结合产品的使用要求、使用对象等方面进行科学合理的选择[1]。

㈡工业设计的外观要求

各类工业设计因其性能、用途等方面存在差异,所以它们的外观设计也就千差万别,产品的外观在很大程度上会受到可见表面的影响。而在工业设计中,材料的选择环节,产品的外观也是一个需要重点考虑的因素。从材料的表面效果来看,材料对产品的表面光泽度、反射率、纹理等都有一定的影响,同时,其表面涂饰的材料与方式、涂饰的外观效果、在工业设计中使用时间的长短及恶化速度等都会受到一定的影响。造型的形成方式通常是由多种工艺和手段来决定的,例如,铸件、模铸件、冲压件、折弯件或切削件,不同类型的材料所能采用的设计工业方法也有一定的差异,所以在具体工作中,工作人员在选材时要慎重,要结合产品的实际造型需要,有选择性地有针对性地选材,还要充分考虑到所选材料在产品造型制作中的经济可行性。

㈢工业设计的过程性能

在材料要求的工艺性能和零件制造的工艺路线之间存在着千丝万缕的联系。与工程塑料和工业陶瓷相比,金属材料在材料加工中一般采用的工艺路线较为复杂,同时加工时需要变换的工艺类型也较多,这不仅对零件的成形有一定影响,而且对零件的最终性能也有影响。工程塑料的生产工艺一般都比较简单,最主要的变化就是成型工艺。工业品陶瓷的工艺路线也比较简单,工艺成型后,除了可以用碳化硅或金刚石砂轮研磨加工外,基本上不需要再进行其它加工。任何一种零件在工业设计中都是用不同类型的材料,并借助某种加工工艺制造出来的,所以在选材环节,工人必须全面掌握工业造型材料的制造性能,这对选材也有很大的影响[2]。

工业设计中原材料选择的市场因素分析

所有工业设计产品最终都要进入市场,面向消费者,由消费者购买和使用,才能真正体现出工业设计的价值,因此,工业设计中材料的选择也要充分考虑市场因素,对不同类型的产品,消费者可能喜欢哪些材料,再进行针对性的设计,解决设计中存在的困难和问题,在具体设计中,选择材料时应着重考虑以下几点:

㈠材料的提供情况

在工业设计中,选择材料时,设计者应首先考虑手头是否有此类材料,如果没有相关材料,则应考虑在规定时间内能否得到所需材料,而不应影响设计工作的顺利进行。但如果产品设计在工业设计完成后,并非十分紧迫,而是需要经过多年再进行生产,那么在选择材料时,如果仅与一家供应商联系,以获得专用的选料,这显然是不明智的,而且具有较高的风险,因此,在选择材料时,可能会出现价格和材料供应量等完全由供应商决定的现象,因此,设计师处于一个相对比较被动的地位。与此同时,如果不能在规定的时间内获得所需的材料,则需要在设计阶段考虑替代性材料。可达性是工业产品设计中非常重要的材料选择因素,在工业设计中,结构与外观造型等方面可谓是密不可分,不同的结构方式会直接影响产品造型的布局、细部处理等,而结构则会受到材料的制约,采用不同的材料,所能得到的结构方式以及由此产生的产品形态,也可谓是千差万别。对于选材环节,只有正确、合理地选择符合产品造型风格和功能要求的材料,才能达到所需的艺术造型效果。在工业设计中,首先要合理地选择造型材料,不同类型的材料因硬度和纹理的不同,其最终形成的产品造型风格往往也有较大的差异,因此,在选择造型材料时,应充分考虑多种因素,如产品面向市场,对面向产品的年龄、性别等进行分析,然后尽量选择大众会喜欢的材料。把产品造型与选材结合起来,还要根据材料所具有的特点,来塑造产品的艺术形态,这样既能表现材料的特性,又能表现产品的特征,可谓一举多得[3]。

㈡选材的经济可行性

在工业设计中,从市场的角度出发,材料选择的经济性也是在相关工作开展过程中应重点关注的问题。工业化设计中对选材已充分考虑到使用要求、艺术造型、工艺和导向性等因素,还需要从经济的角度,考虑选材的可行性。选材时,不能只从价廉物美的角度来考虑,还要充分分析物品是否美观,比如,有些物品虽然价格较低,但使用性能较差,其也难以有效地满足使用要求,可能被观众抛弃。一般而言,市场上材料的价格是选材的关键依据,同一批次批量生产的产品,如果能用工程塑料、工业陶瓷、金属甚至是复合材料等不同类型的材料制造,那么在选材时,可同时考虑哪种材料的价格最便宜,这样才能有效地降低工业设计成本,实现经济效益最大化。与此同时,在工业设计中,如果所用材料的相对价格随着经济气候和需求的变化而发生价格变化,则还需要在材料的选择上加以考虑,以确保其经济、科学和合理[4]。另外,如果所设计的产品的使用寿命要求持久耐用,则在选材时应尽量选择强度高、耐磨性较好的材料,或采用对延长产品的使用寿命有一定帮助的材料,当然,在考虑材料选用的经济性时,生产者必须对材料的使用性能、市场价格等有充分的认识和了解。

工艺设计中材料选择的环境性因素分析

在工业设计中产生的许多产品,虽然给人们的生活、工作和学习带来了许多方便,但实际上,这些产品的设计和应用也带来了许多意料之外的环境问题,而且随着社会的不断发展和进步,人们的环境意识也在不断提高,因此,在工业产品设计中,设计选材的环境问题也越来越受到人们的重视,因此,如何保证选材的科学性和环保性,是开展相关工作的关键。它在具体的工业设计中应充分考虑到下列各点:

㈠同类材料的选择

在工业设计中选材时,要尽量保证材料的一致性,尽量选择同种材料,避免同时使用多种不同的材料,这样做有利于后期产品材料的回收与再利用,能使环境污染降到最低。例如,设计一个金属工具箱时,为了将来能更好地回收和利用,在产品结构设计方面应尽量避免选择不同种类的金属焊接。从形式上看,工具箱可能由多个部件组成,因此部件往往是独立完整的结构,而每一个完整部件都需要用相同类型的材料制成,这样做的主要目的是避免使用的材料类型过于复杂,并且不利于回收[5]。

㈡减少表面装饰

目前很多工业设计为了更好地吸引观众的注意,往往在产品表面进行大量的装饰,这种装饰虽然在一定程度上增加了产品的设计美感,但达到这个目的,可能会导致材料选择过于繁琐,影响材料的环保效果。因此说在工业设计环节要尽量减少表面装饰,保持原材料的供应状态,这样也可以更好地进行回炉再利用。另外,一些材料在工业设计中,表面装饰很难,装饰过度甚至破坏了材料本身的美感,这样也会影响到产品的使用体验感。

㈢使用可降解材料

可降解材料是指被废弃后能够自然分解、被自然界吸收的材料,这类材料在工业设计中的应用,可以更有效地保护环境。比方说,在工业设计中,很多塑料包装材料经常是不可回收的,这些不可回收的材料大量使用后,会给环境带来不小的污染,针对这一现象,作者认为,在选材过程中,工作人员应该考虑是否有替代材料可以使用,从而减少对环境的污染。

㈣加强废物再利用

在工业设计、材料选择等过程中,对材料进行回收是减少污染的有效手段。但在废物再利用过程中,首先要加强废物的回收利用,实际生活中的很多废物都可以作为工业设计的原料,比如易拉罐、塑料瓶、纸箱等都可以二次回收利用,这样不仅可以有效地节约资源,而且还可以减少这些废物给环境带来的巨大污染。既要强化废物利用,又要积极开发新的可再生材料,甚至可以直接利用各种废物生产产品,做好相关开发设计工作。例如,设计人员使用由回炉再生材料制成的双层波纹板来替代传统的板材,用来设计用来装包装盒的支架,与木材相比,纸张的强度与木材相同