造型材料与工艺(03) - 图文

第一讲 概论 1、学习本课程的意义

材料是设计的物质基础和载体 设计离不开材料，材料对设计师而言就如同文学家手中的笔，设计师用丰富的材料生动地演绎着人造物绚烂的历史。 好的设计，必须在构思上针对不同材质和不同工艺进行综合性的全面考虑，有效地将加工制作与最终艺术效果进行合理选择，编排出一套合适的程序方案。 好的设计，应充分展现材料工艺的自然美感，这是设计区别于其它艺术的最独具个性的艺术魅力。天然的材质美、光泽美、肌理效果构成了设计最鲜明、最富感染力并最有时代感的审美特征。

《考工记》——“天有时，地有气，工有巧，材有美，合此四者然后可以为良”

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。 学习本课程的目的

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品具有美感，使加工工艺符合材料的性能。

材料及工艺，材料的美感、肌理在设计中的应用 。 2.工程材料的历史、发展和现状

石器时代（原始时期）陶器时代（公元前10000年前后）青铜器时代（公元前5000年前后）铁器时代（公元前1300年前后）钢铁年代（18~20世纪）

进入20世纪后半叶，新材料的研制日新月异。“高分子时代”（综合国力的统计用塑钢比）“半导体时代”、“先进陶瓷时代”、“复合材料时代”、“生态环境材料”以保护资源、环境和生态为目的的“材料设计”。 3. 设计与材料

科学技术的发展使现代新型材料不断出现和广泛使用，对工业造型设计有着极大的推动作用。 在立体构成课中，利用纸材、线材料、塑料材料可做一些简单的造型设计。有些灯具造型就利用立体构成原理制成。

每一种新材料的发现和应用，都会产生不同的成型加工方法和工艺制作方法，为产品造型设计带来新的飞跃，形成新的设计风格。

产品造型设计的过程实际上是对材料的理解和认识过程，是“造物”和“创新”的过程，是应用的过程。

以椅子的设计为例，椅子的基本功能是“坐”，另外它还具有很强的象征和装饰功能，石头、木材、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。 设计一把好椅子不比设计一架飞机容易！

古希腊时期的椅子用的是石材，不易搬动，固定的基座式。

我国的明式家具都以实木（紫檀、黄花梨、乌木、红木、楠木）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。

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。

强调了美观决定于：功能需求、材料的固有特性、精巧的结构。

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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。（阿尔瓦·阿尔托）

塑料的发明给产品带来了前所未有的变化，如图所示的S形堆叠椅，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。蚂蚁椅，汉宁森

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。

4.产品造型设计的物质基础

一个成功的设计不仅要有创意，更重要的是要有其可行性。这就涉及到了产品的所用材料和制作工艺。

工程技术由材料、能量、信息、控制四大要素构成，而以材料为首，它是人类生存和社会发展的物质基础，正如木材之于家具，砖瓦之于建筑，钢铁之于机器。

设计与材料的关系极为密切：材料通过设计而获得真正的附加价值，设计通过材料而实现其造福人类的宗旨。在产品设计中，材料是构成产品的物质基础，它除了具有材料的功能特性外，还具有其特殊的情感语义，隐含着与人们的心理相对应的情感信息。

产品设计、材料与工艺的辩证关系 产品设计。。。人们在一定文化艺术指导下，有意识、有目的地运用人类科学文化发展的优秀成果，用现代工业化生产方式将各种材料转变为具有一定使用价值或具有商品性的工业产品的创造活动。是工业产品技术功能设计与美学设计的结合与统一，集现代科学技术与社会文化、经济和艺术为一体。

产品。。。是由一定的材料经过一定的加工工艺而构成的。一件完美的产品必须是功能、形态和材料三要素的和谐统一，是在综合考虑材料、结构、生产工艺等物质技术条件和满足使用功能的前提下，将现代社会可能提供的新材料、新技术创造性地加以运用，使之满足人类日益增长的物质和精神需求。

材料。。。产品造型设计的过程实际上是对材料的理解和认识过程，是“造物”和“创新”的过程，是应用的过程。

工艺。。。是指材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺，是人们认识、利用和改造材料并实现产品造型的技术手段。材料通过工艺过程成为具有一定形状、结构、尺寸和表面特征的产品，将设计方案转变成具有使用价值和审美价值的实体。 5 . 材料设计

19世纪以前的制品都是采用天然材料做成，材料与制品之间的关系相对稳定。

20世纪初塑料诞生后，由于塑料的质地均匀，价格便宜，并适合于机械大生产，因此大部分器具以塑料代替天然材料，尤其突出的是采用尼龙代替丝绸。

20世纪70年代以来，更多具有特殊性质的塑料品种在工业生产中广泛应用。

这一时期的设计工作已经不再是被动地运用塑料，而是充分发挥各种塑料特性的方法来进行包括汽车、飞机、家具、建筑等的设计。同时，新的塑料制品还在包装业、运输业、捕鱼业等领域得到了恰当应用。随着材料品种的增多，设计开始面临确切表达和利用材料个性的问题。

传统的设计思路：产品功能——选材（现有材料）

近年来，随着材料科学的发展，有些设计师开始这样做：根据“以人为本”原则设计理

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想的材料——根据材料的特性设计相应的产品。出现了材料设计的理念，确定了材料运用已成为设计活动中一个不可忽视的部分。为产品设计提供了新的可能性。

1）材料设计的内容

产品造型中的材料设计，是包括物—人—环境的材料系统为对象，将材料的性能、使用、选择、制造、开发、废弃处理和环境保护看成一个整体，着重研究材料特性与人、社会、环境的协调关系，对材料的工学性、社会性、经济性、历史性、心理性和环境性等问题进行平衡与把握。

2）材料设计的方式

一是从产品的功能、用途出发、思考如何选择或研制相应的材料。

二是从原材料出发，思考如何发挥材料的特性，开拓产品的新功能，甚至创造全新产品。

3）材料与产品的匹配关系

产品设计包含两个侧面：功能设计、形式设计

材料不仅是功能设计而且是形式设计的主要处理对象，因为材料不仅保证了能维持产品功能的形态，而且材料成为直接被产品使用者所视及触及的唯一对象。

因此材料不仅要与产品功能匹配，还要与产

品形象匹配。

材料的性能分为三个层次：

?其核心部分是材料的固有性能，包括物理性能、化学性能、加工性能。

?中间层次是人的感官器官能直接感受的材料性能，它主要是部分物理性能，如软硬、轻重和冷暖等。

?其外层是材料性能中能直接赋予视觉表面的性能，如肌理、色彩、光泽等。 6 .新材料展示

01、 Glare（意指亮而平滑）是一个行业用语，它是指由薄铝片和环氧玻璃纤维结合在一起碾压得到的金属纤维制品，这种高科技材料是由荷兰代夫特科技大学开发的，并且已经应用于空中客车A380的表面材料。

02、 Prity*3含有有机成型的凝胶基聚氨酯，凝胶基聚氨酯对于工业设计从业人员应该都不会陌生，这种材料的特性是伸长率大，有弹性，触感十分好，日常生活中很多产品都应用到了这种材料，含有这种材料的Prity*3制成的提手，可以有效的保护你的手指，适用于需要提起重物的场合，这对喜欢疯狂购物的女士来说绝对是个好消息。

03、 Kevlar（凯芙拉）是由杜邦公司生产的一种高强纤维，用于防弹衣和防护服等，由其制成的防弹衣可以说是“一夫当关，万夫莫开”！而前文介绍的凝胶聚氨酯则在弹性和延展性上面具有独一无二的优势，二者结合会产生什么样的结果呢？图中所示就是由二者结合产生的最新产品Antimine，这种产品用于保护处于瓦斯爆炸危险之中的开矿人员，同时榴散

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弹和强大的压力波对于它也是无效的。

04、 Pure这种材料是由100％的PP（聚乙烯和丙稀的合成物）在强大压力下生成的线编织而成，两到三层重复编织构造极大的增强了材料的坚韧性，最上面一层的融化度要比中间一层稍低，这样的话无需粘合剂就可以使他们很好的融合在一起。这种材料具有的特性使其在连续不断的冲压过程中可以自由的形成各种3D形状。

05、Tech-Wood是一种具有可塑性的木材合成品，由70％的松木和

30％的聚丙烯制成，这是一种具有可持续性、可回收性，对环境友好的材料。利用工业生产中的挤压技术，这种材料可以制成各种各样的形状，也可以用油漆涂上任何一种你喜欢的颜色。

06、导体瓷砖是最新发明的一种发光砖，当你触摸或者接近它时，它会像蜡烛被点燃一样发出光晕，瓷砖上产生的半透明光环产生了一种独特的视觉效果。

07、这种新型围兜的设计灵感来源于一次性使用的卷轴薄膜。主要使

用的材料是可以再生的玉米淀粉，坚定的环保主义者可以放心，这种材料可以完全降解，适于作为一次性材料。对环保的强烈关注，使其获得了2006年iF的材料大奖。

08、Solid Poetry是一种最新的水泥材料，这种水泥平时与一般水泥没有什么区别，不同点在于这种水泥遇到水的时候就会呈现出美丽的各式图案。由于水泥在未凝固之前是一种可塑性比较强的材料，所以我们可以根据个人的想象对它进行各种设计，比如形状，尺寸，厚度，颜色等等所有可以改变的形式都可以大胆的进行想象，Solid Poetry可以轻易的根据个人的想法和风格进行调整。

第2 讲 设计材料的分类和特性（Ⅰ） 2.1 设计材料的分类

1.历史来源分类法 第一代的天然材料——不改变在自然界中所保持的状态，或者只施加低度加工的材料，如木材、竹子、棉、毛、皮革、石材等。 第二代的加工材料——利用天然材料经过不同程度的加工而得到的材料，如人造板、纸张、水泥、金属、陶瓷、玻璃等。 第三代的合成材料——用化学合成方法将石油、天然气和煤等原料制造而得到的高分子材料，如塑料、橡胶、纤维等。 第四代的复合材料——用有机、无机非金属乃至金属等各种原材料复合而成的材料。

2.物质结构分类法 金属材料、无机非金属材料（陶瓷、玻璃）、有机高分子材料、复合材料。

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复合材料

树脂基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 碳 - 碳复合材料

3.材料形态分类法

颗粒材料—粉末或颗粒状等细小形状的物体。

线状材料—钢管、钢丝、铝管、金属棒、塑料管、塑料棒、木条、竹条、藤条等。

面状材料—金属板、木板、塑料板、合成板、金属网板、皮革、纺织布、玻璃布、纸板等。 块状材料—木材、石材、泡沫塑料、混凝土、铸钢、铸铝、油泥、石膏等。 “绳结”躺椅

设计师：马塞尔?万德斯（Marcel Wanders，荷兰人，生于1963年） 设计日期：1995年

依据传统编结工艺，把内装碳化纤维外裹“aramid” （一种纤维，比玻璃纤维或碳纤维软且耐磨）的粗绳打结，其形态柔软松沓，经环氧处理后，把它悬挂于框架上，并使之具有椅子的形状。粗绳在高温下晾干后变得又坚固又结实。 棉绳扶手椅（蓝色） 设计师：费尔南?坎帕尼亚（Fernando Compana，巴西人，生于1961年）

温贝克?坎帕尼亚（Humberto Campana，巴西人，生于1953年） 设计日期：1993年

设计者不使用草图。金属格子主体由钢条焊接而成。棉线在笼子上编制，象蚯蚓在泥土中蠕动一样，直到垫子织成为止。扶手椅共生产了五批。

“T-4-1”扶手椅

设计师：奥里维耶?勒勃洛瓦（Oliver Leblois ，法国人，生于1947年）

设计日期：1995年

由两部分组成的薄纸板椅，经受得住一名成年人的体重，既可在室内使用，也可在公共场合使用，还可印上广告信息或艺术形象。 块状材料—“干燥”椅

设计师：马士莫?莫罗兹（Massimo Morozzi，意大利人，生于1941年） 设计日期：1993年

为了更加经济地运输和出于实验的考虑，这把椅子采用了翼形螺栓来连接，可以自由地装卸而不需要用胶粘接。它可以采用多种色彩的苯胺或油漆自然上色，或是进行抛光处理。以山毛榉木为材质，不加装坐垫。组成椅子的各块木板是由手工锯成的。

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