設(shè)計材料與加工工藝概述

1、設(shè)計材料與加工工藝概述設(shè)計材料與加工工藝概述1、學(xué)習(xí)材料的重要性：1.1 材料是設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)和載體。是科學(xué)技術(shù)研究的重要方面，設(shè)計材料由比較單一的木材，陶瓷，玻璃，金屬到越來越豐富的塑料、復(fù)合材料為產(chǎn)品設(shè)計展開了一個廣闊的天地?；竟δ芟嗤漠a(chǎn)品，由于采用了不同的材料和加工工藝，就可以帶來巨大的形態(tài)變化，隨后帶來的是使用變化和精神功能的變化。例如電視機外殼，用木質(zhì)層板來做，因為受到材料特性和加工工藝的制約，一般會做成方形。如果后殼要做成弧度就有一定的難度。但是如果用工程塑料來做電視機外殼的話，就很容易用壓注成型的方法實現(xiàn)曲面的造型。以椅子的設(shè)計為例，椅子的基本功能是 “ 座 &#

2、8221; ，另外它還具有很強的象征和裝飾功能，木材、金屬、皮革玻璃、塑料等材料隨著成型技術(shù)的發(fā)展進步，并結(jié)合設(shè)計師的創(chuàng)意，展現(xiàn)出了不同的形態(tài)和風貌，這些典型的形態(tài)也成為時代技術(shù)發(fā)展水平和人們社會生活的象征。早期的椅子大都以實木為材料，堅硬的材料使得精密的榫卯結(jié)構(gòu)得以實現(xiàn)，使得椅子在造型上線條更加挺拔、秀麗、流暢，其形體嚴謹合理的結(jié)構(gòu)、精致的制作工藝和天然靚麗的枝干，無疑為明式家具的典范。（明式太師椅）20 世紀三四十年代以后，由于合成樹脂的迅速發(fā)展和高頻膠核技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生了一種新的椅子形態(tài)膠合板椅。它改變了原有木材的特性，其結(jié)構(gòu)、強度等均發(fā)生了變化，形成了一種新的造型風格。例如下面的 LC

3、M 椅子。 1941 年，設(shè)計師查而斯和伊姆斯在家具設(shè)計中用膠合板為材料進行椅子設(shè)計，引起了評委的注意，并因此拿了比賽的第一名。由馬歇爾 .布勞耶設(shè)計的瓦西里椅是世界上第一個以標準件構(gòu)成的鋼管椅，突破了木質(zhì)椅子造型的范圍，壓彎成型機和管材彎曲技術(shù)的出現(xiàn)，使得鋼管本身的特性得以發(fā)揮，鋼管有彈性、強度高，一致的彎曲半徑給人一種有序和統(tǒng)一的美感。塑料的發(fā)明給產(chǎn)品帶來了前所未有的變化，如圖所示，得S形的堆疊椅， 是由威樂 .潘頓設(shè)計的， 采用塑料一次成型技術(shù)，造型優(yōu)美，色彩艷麗，技術(shù)完善，讓塑料制品擁有了更完美的品質(zhì)。1987 年，意大利菲亞姆公司設(shè)計了一個幽靈椅。該款椅子時由水晶玻璃制成的，設(shè)計師對

4、玻璃的成型可能性進行了研究，在一塊玻璃板上用每秒鐘1000 米的混合磨料的高壓水柱制造了一道縫隙，然后用玻璃彎曲技術(shù)加以彎曲，使它獲得了連續(xù)、透明、優(yōu)雅的造型。它是復(fù)雜現(xiàn)代技術(shù)和簡單造型方法的完美結(jié)合。材料和工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)條件，是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的必要條件。設(shè)計通過材料和工藝轉(zhuǎn)化為實體產(chǎn)品，材料和工藝又通過設(shè)計實現(xiàn)自己的價值。任何一個產(chǎn)品設(shè)計，只有選用材料的性能特點及其加工工藝性能相一致，才能實現(xiàn)設(shè)計的目的和要求。 1.2 材料總是能夠為設(shè)計師帶來很多新的思路。新材料對設(shè)計的影響不僅限于技術(shù)性應(yīng)用的范疇，而是包含了整體質(zhì)感。一直對設(shè)計流行趨勢所形成起著激發(fā)作用。在材料日益豐富、材料技術(shù)不

5、斷發(fā)展的今天， “ 材料設(shè)計 ” 成為了設(shè)計創(chuàng)新的重要手段。設(shè)計師不必受到材料的限制，或者被動的接收材料科學(xué)的研究成果。而是積極的評價和探索各種材料在設(shè)計中的應(yīng)用價值，發(fā)掘材料在設(shè)計造型中的潛力。 在 20 世紀 90 十年代提出了 “ 軟技術(shù)材料 ” 的觀念， 并基于微型化技術(shù)設(shè)計了一款手帕電視。他打破了一般電視機的外觀面貌和使用方式，讓人感到異常的柔軟和親切。“ 人與機器 ” 設(shè)計公司設(shè)計的軟件盤是用柔軟的、易彎曲的聚氨酯泡沫制成。聚氨酯被公認為有高度的隔熱性和絕緣性。既可以堅硬的形式，也可以柔軟的形式進行生產(chǎn)。應(yīng)用領(lǐng)

6、域十分寬廣。鍵盤由鐳射蝕刻而成，省去了不同的語言版本的模具修改成本。赤陶土（一種聲學(xué)陶瓷）在高溫烘烤后再施釉，完全能達到音響的硬度要求，并能強化聲音的頻率。在這個基礎(chǔ)上，意大利的設(shè)計師設(shè)計了一款陶瓷音響。它不僅延伸樂材料的使用空間，也使得原來藏在房間角落里面得黑箱子音響，被賦予了全新的美學(xué)價值。2、設(shè)計專業(yè)學(xué)習(xí)材料課程的特點：2.1 與工科院校課程的區(qū)別作為設(shè)計類院校對于材料的教學(xué)應(yīng)該和其他工科類院校教學(xué)有所不同。在學(xué)習(xí)和掌握的重點等方面都有所區(qū)別。這種不同正是由兩類院校的學(xué)生的思維特點、接受能力和知識架構(gòu)來決定的。當前市面上的絕大多數(shù)材料并不適合藝術(shù)設(shè)計類院校的學(xué)生使用。因為教材的內(nèi)容包括很

7、多抽象，概念性很強的材料學(xué)知識。他們的研究是偏向于對機械設(shè)計和工程設(shè)計方面的介紹。從藝術(shù)設(shè)計的角度對材料和加工工藝的研究闡述則很少。對設(shè)計類院校的學(xué)生進行產(chǎn)品設(shè)計沒有直接的指導(dǎo)意義。 這些內(nèi)容對于我們的學(xué)生來說，既難懂又難學(xué)。從下表上分析，兩者在內(nèi)容也是有不同的：工科的材料學(xué)（微觀方面） 工程力學(xué)，物理學(xué)，機械，電子，分子間距，應(yīng)力等設(shè)計類材料學(xué)（宏觀方面）材料和工藝，材料的美感，材料的肌理應(yīng)用（工科類材料學(xué)主要涉及到材料的微觀方面）（設(shè)計類院校的材料課程主要涉及到圓圈的右半邊宏觀方面多一些）2.2 我們要掌握的知識點：具備相關(guān)的材料和工藝的知識，了解材料的基本性能，會應(yīng)用材料工藝學(xué)知識解決設(shè)

8、計的問題。在設(shè)計中選擇恰當?shù)牟牧虾凸に?，能運用材料的自然美使產(chǎn)品具有美感，使加工工藝符合材料的性能。3 設(shè)計材料的分類就工業(yè)設(shè)計的范疇內(nèi)，材料是指用于工業(yè)設(shè)計并且不依賴于人的意識而客觀存在的所有物質(zhì)。從不同的角度，我們可以對材料進行不同的分類。按照材料來源 天然材料、加工材料、合成材料、復(fù)合材料等按照材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu) 金屬材料、無機材料、有機材料、復(fù)合材料按照材料的形態(tài)分類 現(xiàn)狀材料、板狀材料、塊狀材料、其它 金屬，塑料，木材，玻璃和陶瓷等在這里，我們主要介紹在設(shè)計生活中經(jīng)常用到的材料主要有：當然，在實際的產(chǎn)品設(shè)計中，非常多的是材料之間的搭配和組合，共同來實現(xiàn)產(chǎn)品的功能。但是我們要注意的是：材料

9、的品種越多，材料之間的連接方式就會隨之增加，設(shè)計的成本也會提高，設(shè)計師在產(chǎn)品設(shè)計時候，要達到一個協(xié)調(diào)。4.材料的特性：任何材料都有自己的屬性。 設(shè)計材料的的特性包括：固有特性 力學(xué)特性、熱性能、電磁性能、防腐性能等派生特性 加工特性，感覺特性和經(jīng)濟特性這其中牽涉到了材料的密度， 強度，彈性，耐磨性， 導(dǎo)電性，磁性等各個方面的多種特性。了解它們是設(shè)計師進行設(shè)計的前提，了解它們是產(chǎn)品能夠成功實現(xiàn)功能的保證。而且很多設(shè)計就是利用了材料的某一些特性。比如法國設(shè)計師馬薩德設(shè)計的一個“TOHOT”鹽和胡椒搖罐。在這一個產(chǎn)品中主要就是運用到了產(chǎn)品材料本身的特性或者零部件的特性。磁鐵的

10、磁性和它產(chǎn)生的瞬時的固定連接性。5、材料的感覺特性感覺特性是人的感覺系統(tǒng)因為勝利刺激對材料作出的反應(yīng)或者由人的知覺系統(tǒng)從材料的表面特征得出的信息，是人對材料的勝利和心理活動，它建立在生理基礎(chǔ)上，是人們通過感覺器官對材料作出的綜合印象。（通過視覺和觸覺，我們可以感受到很多材料的特性，不論它是透明還是不透明，柔軟還是堅硬）5.1 材料的觸覺特性：通過人的手和皮膚觸及材料而感知材料的表面特性，是人們感知和體驗材料的主要感受。通過此下圖，我們可以知道材料給人的不同感覺特性的轉(zhuǎn)化過程。由此，設(shè)計師在設(shè)計相關(guān)的產(chǎn)品時，就會有意識的避開事物對人的潛在危害。使用戶能夠更安全，更方便的使用產(chǎn)品。比如日本的一款叫

11、做 TAG CUP 的杯子，曾獲得日本的優(yōu)良設(shè)計獎，它具有良好的隔熱性，可以防止手被燙傷，無論誰拿多高，都可以四處拿動，在滿足功能的前提下賦予人美好的情感體驗。 5.2 材料的視覺特性材料的視覺特性是靠眼睛的視覺來感知的材料表面特征，是材料被視覺感受后經(jīng)過大腦處理昌盛的一種對材料表面特征的感覺和映像。當前，材料的視覺特性在設(shè)計中的應(yīng)用數(shù)不勝數(shù)。比如明明是塑料的手機質(zhì)感，卻被做成了金屬的質(zhì)感；明明是塑料的水龍頭，卻使人看起來是一個高貴的金屬產(chǎn)品，使得產(chǎn)品價值提高了很多。（輪胎表面的遠近景視覺效果） （塑料產(chǎn)品給人的金屬視覺效果） 6、材料的美感和設(shè)計應(yīng)用任何材料都充滿了靈性，任何材料都在默默中表

12、達自己，都在展示著自己的美麗。美感是人們通過視覺、觸覺、聽覺在接觸材料時所產(chǎn)生的一種賞心悅目的心理狀態(tài)，是人對美的認識、欣賞和評價。材料美是產(chǎn)品造型美的一個重要方面，不同的材料給人不同的觸覺、聯(lián)想、心理感受和審美情趣，如黃金的富麗堂皇，白銀的高貴， 鋼材的樸實， 鋅的平麗輕快， 木材的輕巧自然，玻璃的清澈光亮。（木材和黃金都有著自己的材料魅力，等待著設(shè)計師敏銳的視角）材料的美感和材料本身的組成、性質(zhì)、表面結(jié)構(gòu)以及使用狀態(tài)有關(guān)，每一種材料都有著自己的個性特色。 在設(shè)計造型中，應(yīng)該充分考慮材料自身的不同個性，對材料進行巧妙的組合，使其各自的美感得以體現(xiàn)，并能深化和互相烘托，形成符合人們審美追求的各

13、種情感。 （捷克設(shè)計師設(shè)計的玻璃杯，玻璃材料和石材的組合，采用模具吹制，結(jié)合了玻璃的晶瑩剔透感，又有石材的厚重感，有玻璃的冷漠，又有石材的溫軟）6.1 材料的色彩美遠距離的看一個產(chǎn)品，最先映入眼簾的不是造型，也不是肌理，而是色彩。材料是色彩的載體，色彩是依附于材料而存在的。在產(chǎn)品設(shè)計中，材料的色彩是造型私塾的重要元素，沒有色彩的作品是缺乏生命力的。作為響亮的視覺語言，色彩具有強烈的視覺沖擊力，色彩在人們的視覺中起著先聲奪人的效果。包括有固有色彩和人為色彩。（木材的固有色和人工色彩）在材料的固有色彩達不到使用需要的背景下，人們開始根據(jù)產(chǎn)品裝飾的需要， 對材料進行色彩處理， 以調(diào)節(jié)色彩的本色，強化

14、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產(chǎn)生強烈的美感作用的。只有運用色彩規(guī)律將色彩進行組合和協(xié)調(diào)，才能產(chǎn)生有冷暖對比，色相呼應(yīng)的效果。（通過陽極氧化工藝使得水壺表面增加了一層絢麗的色彩，增添了生活的色彩，也增加了產(chǎn)品的附加值。 ）（蘋果電腦永遠惹喜愛，色彩的作用不可低估）（阿萊西的生活用具設(shè)計）（礦泉水瓶體設(shè)計未丹多企業(yè)股份有限公司設(shè)計的 “ 未丹多喝水 ” 慶祝上市十周年所推出的紀念瓶。瓶蓋上方的水滴狀突出物，既像是波濺的水花、也像是煙火的造型，紅、橘、綠、藍、灰五色。當拔出瓶蓋時還有“啵” 的一聲，使設(shè)計者玩的創(chuàng)意，不僅

15、用色彩、造型來歡慶十年，也用聲音模擬出煙火的爆點，是深具特色的創(chuàng)意。）濬成家飾設(shè)計公司設(shè)計的糖果盒。胡桃木與槭木搭配，兩種樹種搭配變化多端，顏色變化增添趣味性。造型簡潔大方，原木材質(zhì)更顯高貴?？梢苿泳艂€方盒，機能高、實用性高。6材料的肌理美肌理是物體的表面形式，是物體表面的組織構(gòu)造，具體入微地放映了不同材質(zhì)的差異，體現(xiàn)材料的個性和特征，與形態(tài)、色彩構(gòu)成了物體在空間的形式。肌理按照材料表面的構(gòu)造特征，可以分為自然肌理和再造肌理。前者包括了天然材料的自然肌理（比如木材天然的紋理和癤子）和人工材料的肌理（比如塑料、織物、鋼鐵等），自然肌理突出的是材料本身的自然材質(zhì)美，價值性強，以“ 自然

16、 ” 為貴。在很多設(shè)計中，特別是木材的設(shè)計中，我們經(jīng)常用到木材的自然紋理來增加產(chǎn)品的自然價值。表面的構(gòu)造自然肌理木材的紋理和癤子，塑料、織物、鋼鐵再造肌理通過噴涂、鍍、貼面等手段，改變材料原有的表面材質(zhì)特征，形成一種新的表面材質(zhì)特征給人的知覺視覺肌理通過視覺的得到的肌理觸覺肌理通過觸覺的得到的肌理（木材的肌理在家居品設(shè)計中的應(yīng)用）（ Sun Ra 燈具設(shè)計。 設(shè)計師對每一種材料的屬性又有極好的把握，將強調(diào)它們的自然屬性作為設(shè)計的重點，而在細節(jié)之處精妙的處理。 Sun Ra 燈具的木質(zhì)框架上顯露著自然的紋理，營造出古典、優(yōu)雅氣息，而璀璨的照明燈則充滿了現(xiàn)代的奢華之感，古典與現(xiàn)代的統(tǒng)一

17、正式拉澤羅尼想要在這件作品中表現(xiàn)的特色。 ）隨著表面面試工藝的提高，我們可以通過噴涂、鍍、貼面等手段，改變材料原有的表面材質(zhì)特征，形成一種新的表面材質(zhì)特征，以滿足現(xiàn)代產(chǎn)品的多樣性和經(jīng)濟性。這種肌理以“ 新奇 ” 為貴。（采用貼面的工藝來仿造木材自然的紋理效果，不僅可以使產(chǎn)品產(chǎn)生自然美，還能提高木材的使用率，增加產(chǎn)品的經(jīng)濟價值。 ）在下面的繩椅設(shè)計中，所用的是最為普通的尼龍繩質(zhì)地細勻，表面光滑。 把軟性的繩子作為主要的語言， 長短不一，如瀑布般流瀉下來，給人一種心動的精神體驗。在產(chǎn)品設(shè)計中，合理的選用材料肌理的組合形態(tài)，是獲得產(chǎn)品整體協(xié)調(diào)的重要途徑。設(shè)計師就是要用對材料的

18、敏感的激發(fā)設(shè)計創(chuàng)意，設(shè)計更好的產(chǎn)品。（混凝土音響組合設(shè)計，設(shè)計師以鋼筋水泥為音響設(shè)備的基本材料，無論是音像還是唱盤座都是混凝土。其外觀粗糙異常，與精細的塑料唱片形成強烈的肌理對比。 ）6材料的光澤美人們對材料的認識，大都是依靠不同角度的光線，光是造就材質(zhì)感的先決條件。材料離開了光，就不能充分體出本身的美感。人們通過視覺感受而獲得在心理、生理方面的反應(yīng)，引起某種情感， 產(chǎn)生某種聯(lián)想從而形成某種審美體驗。根據(jù)材料的受光特性，可以分為透光材料和反光材料。透光材料給人明快開闊的感覺，反光材料給人生動質(zhì)樸的感覺。（透明產(chǎn)品使人感到明快，反光產(chǎn)品使人感到生動）設(shè)計師經(jīng)常運用材料天然的光澤美，當要突出材料的

19、光澤時候，通常采用一些表面的加工工藝來實現(xiàn)。在這個桌臺設(shè)計中，設(shè)計師采用了鏡面拋光工藝的應(yīng)用，使得普通的餐桌變得及其生動活潑。把金屬的反光性表現(xiàn)的十分生動。想象一下坐在桌子旁吃水果并欣賞桌上風景的情景吧。即使坐在旁邊也是一種享受。在“ 帶塞子的拋光不銹鋼容器 ” 設(shè)計中， 設(shè)計師把這些視覺效果柔和的枕頭造型與其堅硬的鋼質(zhì)地形成了強烈的對比。拋光研磨工藝的應(yīng)用使得這些枕頭看起來并不如我們想象的那樣堅硬，外觀柔和而靈活，簡直就像我們平常見到的普通枕頭。（玻璃杯子）透光性材料的動人之處在于它的晶瑩，在于它能產(chǎn)生一種朦朧的美反射的主體如果是木材這樣的材料，比如像這個容器設(shè)計一樣

20、，它的放射特點是不一樣的。這個毛面木質(zhì)品以反映自身材料特性為主，給人以質(zhì)樸，柔和、安靜、平穩(wěn)的感覺。（透明的蘋果電腦，永遠是電腦中的弄潮兒）看著這個透明的相機，我們都會不經(jīng)意的想起了蘋果電腦的透明設(shè)計。雖然這是一個模仿透明形式的設(shè)計。但是我們?nèi)匀粚λ鼝鄄会屖帧２牧想m然透明，但是它的光澤美已經(jīng)深深的打動了我們的內(nèi)心。設(shè)計師琳 · 伍聰熱衷于玻璃材質(zhì)的運用，通過不同的手法在其作品中融入東方禪風與柔性概念，傳達出直接、不矯飾的美學(xué)特征。冰山花瓶（左）采用透明玻璃材質(zhì)制作而成，擺放在桌上就像冰山飄在海平面上，不論是否插花都很好看。而 Smoke 花瓶（右）則是利用雙層制作技術(shù)，使內(nèi)層為白色玻

21、璃，外層為灰色玻璃，讓花瓶灰里透白，營造出煙翠的感覺，呈現(xiàn)典雅的高貴氣質(zhì)，稱為寒煙翠花瓶。6材料的質(zhì)地美材料的質(zhì)地美也是材料美感體現(xiàn)的一個重要方面，這種美感是由材料本身的固有特征所引起的一種賞心悅目的心理綜合感受，具有較強的感情色彩。原因 結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)特性、組成表現(xiàn)軟硬、輕重、冷暖、干濕、粗細質(zhì)地是與任何材料有關(guān)的造型要素，它具有材料自身的固有品格，一般分為天然質(zhì)地和人工質(zhì)地。天然質(zhì)地 動物毛皮、樹皮、經(jīng)過切割打磨刻畫等加工的石木材人工地質(zhì)金屬、塑料、玻璃在設(shè)計中，產(chǎn)品材料質(zhì)地特性及美感的表現(xiàn)力是在材料的選擇和配置中實現(xiàn)的。我們可以通過把相似質(zhì)地的材料配置在一起作為設(shè)計元素，也可以把質(zhì)地對比強的材料配置在一起作為設(shè)計元素。在這款椅子設(shè)計中，設(shè)計師主要用到了不同材料的對比配置。椅座采用了實心櫻桃木制作，表面采用透明涂飾，充分顯示了木材的材質(zhì)特征。而椅背則采用了高拋光的鋁合金