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造型材料在工业设计中的作用

材料是设计的物质基础，任何产品功能目标的实现是通过可感知的材料等体现出来，设计的重要原则之一就是正确的掌握材料，赋予材料以生命。材料对设计师而言就如同文学家手中的笔，设计师用材料塑造着人造物的历史，在设计实践中无时无刻不接触各种材料，如金属、塑料、玻璃、木材、陶瓷、化纤、纸张等等。对于任何人造的实体结构与形态构成所采用的都是材料，不管是工业产品，还是生活用品或工艺制品、纯艺术品等，无疑都是由具体的材料，可感可知的具体形态材料构成，而可感可知的材料与形态是通过具体的技术与工艺来实现的。材料的发明与应用，是一个时代的标志，它标志着科学技术的发展水平，而任何设想与计划只有在融合材料自身的材性与生产规律，才可能使设想转变为理想的物品；才能保证物品的品质和成功率。设计正是通过对材料的合理使用，在充分发挥材料的材性的基础上保障了设计的完美实现。而不少失败的设计，最突出的错误正是由于对材料的误解与生疏而造成，因此，掌握设计材料与工艺应用的基本方法是一名设计师必备的素养。
造型材料简介
造型材料的含义很广，凡是用来制造铸型（包括芯子）的材料统称为造型材料。铸造生产中使用的铸型有砂型、金属型、陶瓷型、石膏型、石墨型等等，其中最普遍和大量使用的是砂型和砂芯，至今在世界各国仍占80％以上，因此本卷仅叙述砂型铸造范畴的造型材料。造型材料在铸造生产中占有重要的地位，它与铸件的质量、成本、生产效率和劳动条件都有密切的关系。据一般统计，每吨铸铁件需耗1t新砂，每吨铸钢件需耗1.5t新砂，全国每年耗砂近千万吨，不仅消耗量大，而且造型材料质量好坏直接影响铸件的质量和成本。铸造生产中往往由于造型材料质量低劣或使用不当，而造成铸件报废约占总废品率的50％以上。据国外有关统计资料报道，造型制芯占铸件生产成本的1/2左右，除了金属熔炼占成本1/4外，还有1/4的成本要花费在铸件清理及其后处理上，其中清铲工序的成本的0％与造型材料有着密切的关系。由此可见，铸件生产总成本中的70％左右和一半以上的质量问题，都与造型材料及其应用有关。尤其是近代造型材料的发展，往往引起造型制芯工艺的变革，出现了精密、高效的新工艺。例如：水玻璃的应用，相继出现了CO2砂、自硬砂、流态自硬砂等新的水玻璃砂造型制芯工艺；合成树脂的应用，相继出现了壳型、热芯盒、冷芯盒以及自硬砂等高效的树脂砂造型制芯工艺。这些新型高效的造型材料和工艺的推广应用，成倍地提高铸造车间的劳动生产率，大幅度降低能源消耗和改善劳动条件，甚至根本上改变铸造生产的面貌。
因此，发掘造型材料资源，掌握造型材料技术，合理选用造型材料已为世界各国所重视。我国机械工业科技工作会议也多次明确提出加强工艺材料的开发与应用工作。几年来在造型材料及其应用工艺的开发上取得了可喜的成绩。例如：树脂自硬砂和优质涂料的开发、应用与推广，象兰州石油化工机械厂已生产出可与国外样机媲美的大钩等铸件；沈阳水泵厂生产
出尺寸精确、流道光滑的水泵过流部件，并使水泵效率提高2％～3％，获得了可喜的经济效益。
显然，研究开发造型材料的新品种，生产供应合乎铸造生产需要的造型材料，以及合理选用各种造型材料，对于提高铸件质量、降低成本、提高劳动生产率和改变铸造生产面貌有着现实的深远的意义。随着机械工业的发展，铸造生产规模的日益扩大，机械化自动化程度日益提高，必将对造型材料提出更高的要求，并将进一步体现造型材料的重要性。
工业设计简介
一、工业设计的概念（industrial design）
设计是人类为了实现某种特定的目的而进行的创造性活动，它包含于一切人造物品的形成过程当中。
工业设计概念：目前被广泛采用的定义是国际工业设计协会联合会(ICSID)在1980年的巴黎年会上为工业设计下的修正定义："就批量生产的工业产品而言，凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格，叫做工业设计。"
1．传统工业设计
工业设计真正为人们所认识和发挥作用是在工业革命爆发之后，以工业化大批量生产为条件发展起来的。当时大量工业产品粗制滥造，已严重影响了人们的日常生活，工业设计作为改变当时状况的必然手段登上了历史的舞台。传统的工业设计是指对以工业手段生产的产品所进行的规划与设计，使之与使用的人之间取得最佳匹配的创造性活动。从这个概念分析工业设计的性质：第一，工业设计的目的是取得产品与人之间的最佳匹配。这种匹配，不仅要满足人的使用需求，还要与人的生理、心理等各方面需求取得恰到好处的匹配，这恰恰体现了以人为本的设计思想。第二，工业设计必须是一?quot;创造性活动"。工业设计的性质决定了它是一门覆盖面很广的交叉融汇的科学，涉足了众多学科的研究领域，有如工业社会的粘合剂，使原本孤立的学科诸如：物理、化学、生物学、市场学、美学、人体工程学、社会学、心理学、哲学等等，彼此联系、相互交融，结成有机的统一体。实现了客观地揭示自然规律的科学与主观、能动地进行创造活动的艺术的再度联手。
2．现代工业设计
传统工业设计的核心是产品设计。伴随着历史的发展，设计内涵的发展也趋于更加广泛和深入。现在，人类社会的发展已进入了现代工业社会，设计所带来的物质成就及其对人类生存状态和生活方式的影响是过去任何时代所无法比拟的，现代工业设计的概念也由此应运而生。现代工业设计可分为两个层次：广义的工业设计和狭义的 工业设计。
广义工业设计(Generalized Industrial Design)
是指为了达到某一特定目的，从构思到建立一个切实可行的实施方案，并且用明确的手段表示出来的系列行为。它包含了一切使用现代化手段进行生产和服务的设计过程。
狭义工业设计(Narrow lndustrial Design)
单指产品设计，即针对人与自然的关联中产生的工具装备的需求所作的响应。包括为了使生存与生活得以维持与发展所需的诸如工具、器械与产品等物质性装备所进行的设计。产品设计的核心是产品对使用者的身、心具有良好的亲和性与匹配。
狭义工业设计的定义与传统工业设计的定义是一致的。由于工业设计自产生以来始终是以产品设计为主的，因此产品设计常常被称为工业设计。
二、工业设计的分类

随着工业设计领域的日益拓宽，不同领域又具有各自的特点，我们可以从不同的角度对工业设计的领域进行划分：
1． 照艺术的存在形式进行分类：
一维设计，泛指单以时间为变量的设计； 二维设计，亦称平面设计，是针对在平面上变化的对象，如图形、文字、商标、广告的设计等。三维设计，亦称立体设计，如产品、包装、建筑与环境等； 四维设计，是三维空间伴随一维时间(即3+1的形式)的设计，如舞台设计等。
2． 从人、自然与社会的对应关系出发，按照学科形成的本质含义上分类 ：
人、自然、社会组成了最基本的关系圈，其分类的对应关系大致是：
◆ 产品设计：相当于狭义工业设计，是以三维设计为主的；
◆ 环境设计：包括各类建筑物的设计、城市与地区规划、建筑施工计划、环境工程等；
◆ 传播设计是对以语言、文字或图形等为媒介而实现的传递活动所进行的设计。根据媒介的不同可归为两大类：以文字与图形等为媒介的视觉传播；以语言与。音响为媒介的听觉传播。
3．按照工业设计概念与界定来分类：
随着科技的发展和现代化技术的运用，工业设计与工艺美术设计的界限正在变得口益模糊，一些原属于工艺美术设计领域的设计活动兼具了工业设计的特点，如家具设计与服装设计。 工业设计作为连接技术与市场的桥梁，迅速扩展到商业领域的各个方面：
◆ 广告设计：包括报纸、杂志、招贴画、宣传册、商标等；
◆ 展示设计：包括铺面、橱窗、展示台、招牌、展览会、广告塔等；
◆ 包装设计：包括包装纸、容器、标签、商品外包装等；
◆ 装帧设计：包括杂志、书籍、插图、卡通与版面设计等。
即便是在自成体系的建筑领域中，工业设计也发挥出越来越重要的作用。
三、工业设计的内容

工业设计在企业中有着广阔的应用空间。因此，从企业对工业设计的需求层次角度来分析工业设计的内容，对企业更好地运用工业设计，创造更大的价值，将提供极大的便利。
1．产品设计
产品设计是工业设计的核心，是企业运用设计的关键环节，它实现了将原料的形态改变为更有价值的形态。工业设计师通过对人生理、心理、生活习惯等一切关于人的自然属性和社会属性的认知，进行产品的功能、性能、形式、价格、使用环境的定位，结合材料、技术、结构、工艺、形态、色彩、表面处理、装饰、成本等因素，从社会的、经济的、技术的角度进行创意设计，在企业生产管理中保证设计质量实现的前提下，使产品既是企业的产品、市场中的商品，又是老百姓的用品，达到顾客需求和企业效益的完美统一。
2．企业形象设计(Corporate ldenlti-fication System，简称CIS)
企业识别系统由统一的企业理念、规范的企业行为及一致的视觉形象所构成。即通过CIS设计，使企业具有视觉上的冲击力，可以鲜明地显示企业的个性，是企业力量和信心的体现。一个成功的企业一定是对内有凝聚力，对外可使消费者产生信赖感和认同感，从而提高企业知名度，实现企业的经营目标与发展目标。
3．环境设计(人与硬件之间的界面设计)
工业设计是作为沟通人与环境(建筑、交通、居室、商场、街道……)之间的界面语言来介入环境设计的。通过对人的不同的行为、目的和需求的认知，来赋予设计对象--种语言，使人与环境融为-体，给人以亲切方便、舒适的感觉。环境设计着重解决城市中人与建筑物之间的界面的一切问题，如：信息、信号系统、环保方案等，从而也参与解决社会生活中的重大问题。
4．设计管理(Des；8n Mana8ement，简称DM)
即将设计活动作为企业运作中重要的一部分，在项目管理、界面管理、设计系统管理等产品系列发展的管理中，善于运用设计手段，贯彻设计导向的思维和行为，并将之与战略或技术成果转化为产品或服务的过程。设计管理是企业迈向成功的必不可少的要素，企业要依循设计的原则和策略在企业开发生产经营活动中对各部门进行指导，以实现设计目标，使产品增值。成功的运用设计管理，可使企业在战略策划阶段就蕴含了经营的策略，同时，策略上的优势也为产品和企业在竞争中莫定良好的基础。
工业设计的最终目的是满足人的生理与心理多方面的最大需求。工业产品是满足手工艺时人们生产和生活的需要，无疑工业设计就是为现代人服务的，它要满足现代人们的要求。所以它首先要满足人们的生理需要—产品功能。一个杯子必须能用于喝水，一支钢笔必须能用来写字，一辆自行车必须能代步，一辆卡车必须能载物等等。工业设计的第一个目的，就是通过对产品的合理规划，而使人们能更方便地使用它们，使其更好地发挥效力。在研究产品性能的基础上，工业设计还通过合理的造型手段，使产品能够具备富有时代精神，符合产品性能、与环境协调的产品形态，使人们得到美的享受。

工业设计是工业现代化和市场竞争的必然产物，其设计对象是以工业化方法批量生产的产品，工业设计对现代人类生活有着巨大的影响，同时又受制于生产与生活的现实水平。
工业设计在企业中的地位和作用：
•设计是企业与市场的桥梁：一方面将生产和技术转化为适合市场需求的产品，一方面将市场信息反馈到企业促进企业的发展。
•设计是产品增值的手段：对企业的最大作用是提高产品的附加价值。这种附加的价值不是有形物质存在，更多表现在无形之中。外观、产品形象等
•设计是企业的一项重要资源：好的设计会使企业具有更好的信誉、使得企业更具有活力、成为公司发展工具
•设计是建立完整的企业视觉形象的手段：企业视觉形象是公司建立品牌形象最好的外观，也就是公司一种特有的风格。
工业设计创造性是一件好的产品设计最重要的前提，简洁是好设计的重要标志，适用性是衡量产品设计另一条重要的标准，人机关系合理，人机界面和谐，产品自身语言应善于自我注释，精心处理每一个细部，注重地域民族特色，蕴含文化特征，注意生态平衡，利于保护环境，产品设计的永恒性。
工业设计要注意遵循以下原则：创造性原则；市场需求原则；使用者优先原则；企业目标原则；易于掌握原则；美观性原则；保护生态环境原则。
产品设计常用的六种塑料之重要特性及用途
ABS树脂（无定形热塑性塑料）
乳白色、半透明、良好的抗拉强度、耐冲击性能、流动性能、表面硬度、刚性、耐热性、低温性能和电性能，成本适中 设备壳体、排水管道配件、汽车缓冲板材、头灯罩、电冰箱（柜）门内衬胆、行李箱、支承物品、电动工具和家具面层等
聚丙烯PP（半结晶热塑性塑料）
低成本日用塑料；密度最低的塑料；性能均衡，集电性能、耐热性、刚性、韧性、耐化学药品、尺寸稳定性、表面光泽性和熔体流动性于一体，且弯曲疲劳强度特别高；收缩率大、耐磨性较差、易低温脆化 PP铰链；仪器设备中的管材、搅拌器和泵壳体等；汽车风扇罩、风扇叶片、门板和坐席框架等；医疗器具、行李箱、玩具、包装用品和家用器具等
聚乙烯PE（半结晶热塑性塑料）
旋转模塑行业使用的主要原料；低成本日用塑料、品级柔软；耐药品、水，电气绝缘性能良好；耐热及接触印刷差
玩具、盖罩、外壳、包装材料、旋转模塑箱、医疗设备、管材、大型容器、教室桌椅、户外家具、桶、容器和家用器具等
聚碳酸脂PC（无定形热塑性塑料）
淡黄透明、优越的冲击强度、尺寸稳定性好、模塑收缩率低、耐蠕变性好、耐热性高、良好的电性能和自熄性、废旧料可回收再利用；耐油和油脂性差、疲劳强度低、缺口敏感性高、易开裂 器械和工具壳体、电话、电视和船舶部件；汽车尾板、指示灯、头灯支承固定装置、仪表板、装饰带和外壳体部件；交通指示灯罩、光学透镜、微波炉器皿等
聚氯乙烯PVC（半结晶热塑性塑料）
可以配料，良好的刚性和柔韧性，光学、加工和绝缘性能良好，耐热性低、有一定的毒性 仪器设备、体育用品、电视机和电动机箱部件、管材配件、玩具、餐具、鞋后跟、信誉卡等
压克力树脂PMMA（无定形热塑性塑料）
突出的光学透明性、良好的耐候性、机械强度、电性能和耐化学药品性能、硬度85-105HRM、优良的绝缘性能、燃烧速度慢且不产生火花、易受强腐蚀溶剂腐蚀 设备面板、旋钮和壳体、汽车透镜、街道荧光灯、户外标牌、船舶风挡、刻度盘、仪器仪表盘、铭牌、窗户等。
工业产品造型设计最初产生于把美学应用于技术领域这一实践之中,是技术与艺术相结合而产生的一门边缘学科。技术与艺术本是相通的,技术偏于理性,艺术偏于感性,它们都是创造性的工作。总体上说,技术主要追求功能美,乞术主要追求形式美。技术改变着人类的物质世界,艺术影响着人类的感情世界，而物质和感情也正是人类自身的两面。工业社会的发展中,技术与艺术的分离导致各自的弊端,如技术的冷漠感、非人性化,艺术的情感化偏向。在技术与艺术相结合的最初阶段,设计师的思想、行为是不成熟甚至是盲目的,于是在产业革命时期出现了巴洛克风格的车床和洛可可风格的雕刻机。他们把工艺品的装饰形式硬塞给了机械产品,是对机械产品的简单美化,是一种附加行为。这种附加是把产品的功能和形式简单地拆分成前后两个步骤的结果。这种错误的行为受到了批判,也促使设计师们对工业设计进行认真的思考和实践。
工业设计发展至今,它已不再是简单的”技术十艺术,而是工程技术知识、人机工程学、人文社科知识、艺术美学知识、市场营销知识和消费心理学等知识体系的有机结合。因为工业设计的对象是现代工业化条件下批量生产的产品,而产品又是为人服务的,所以它应该具备一定的使用功能;应该让人用得舒适;要考虑不同民族、文化的人对产品的特殊要求及喜恶;应该使产品具有欣赏价值,而不是冰冷毫无感情的机器;还应该使产品,为消费者所接受等。对于产品的这种种要求需要多种学科知识的协同,而不仅仅是工程师和艺术家形式上的合作就可以完成的。由于工业设计在其发展过程中又被称为“工业造型设计”,所以很多人误认为工业设计是单纯的造型活动。对于这样的提问工业设计是不是就是产品的外观造型设计?不能简单地回答”是”或“不是”。
外观造型设计只是工业设计的一部分,是设计师运用多方面的知识赋予产品的一种外在表现形式。而这种形式背后的内容、工业设计的内涵远不止于。
它们就是蕴含在设计之中的技术知识、人机关系理解、文化价值观念、市场需求等。国际工业设计联合会(ICSID)对工业设计所下的定义是:“就批量生产的产品而言,凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工:以及装饰以新的品质和规格,叫工业设计。根据当时的具体情况,工业设计师应该在上述工业产品全部侧面或几个方面进行工作,而且,当需要工业设计师对包装、宣传、展示、市场开发等问题的解决付出自己的技术经验以及视觉评价能力时,这也属于工业设计的范畴。”这一段话是对工业设计师的工作范围的界定、工作能力的要求,也是一种很具体的、容易理解的定义。
进入21世纪,人们对于工业设计的思考更为深刻,工业设计的对象不只是具体的产品,它的范围被扩大和延伸了,对工业社会中任一具体的或抽象的、大的或小的对象的设计和规划都可称为工业设计。设计不仅是一种技术,还是一种文化。同时,设计是一种创造行为,是“创造一种更为合理的生存(生活)方式”。”更为合理”的含义很广,它包括:更舒适、更方便、更快捷、更环保、更经济、更有益等等。
“生存(生活)方式”的含义有:工作方式、劳动方式、娱乐方式、休息方式、交通方式等等。可以说工业设计活动几乎覆盖了工业时代人类生活的各个方面。设计不仅是一种职业,它更是一种态度和观点,一种规划(计划)者的态度和观点。设计不是仅指设计一些具体的物件如家具、机器、日用品、建筑,它也是制定一个企业、一个国家的工业策略的因素之一,是文化建设的力量之一。工业设计已远远超出了工业生产活动的范围,成为一种社会文化形式,它影响着人类生活的各方面,解决着人类现实和未来的间融,引导、创造着人类健康的生存方式。
杜邦公司董事长兼首席执行官贺利得说:“我们决意要建立一个时代延续的公司。很多观察者想把杜邦标签为这样或那样的公司,我们是一个化学公司吗?我们将要成为一个生物科学公司吗?从很多方面来说,这些都是错误的提法。正确的提法应该是:‘我们是一个强大的、在世界范围内探索人基本需求并为之提供解决之道的公司吗?’对于这问题的回答是大声说‘对’!”。说得多好探索人类基本需求并为之提供解决之道,这不正是工业设计的内涵吗?工业设计师不是仅仅设计制造出几种具体产品鼓动人们去购买使用,而是主动去探索,去解决人类生活中的种种问题、需求,目的就是为人类“创造一种更为合理的生存(生活)方式”。使得“人-物(产品)-环境-自然”成为一个更为和谐、合理的系统。
材料在工业设计中的应用不是一两句话就可以说好的.想成为一名工业设计师,我们就必须了解各种常用材料以及新材料的一些常识,比如如何使低碳钢的强度增大,哪些塑料更环保,玻璃的加工工艺等等.
设计的灵感有时也会来自材料.更多的情况还是要我们自己去选择材料,要与材料工程师沟通,必要的知识还是要具备的.