第1讲 概论

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1.
学习本课程的意义与 目的
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。
（综合国力的统计用 塑钢比）
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不粘锅（氟树脂）——现代塑料文明的成果
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磁悬浮高速列车——超导磁性材料的运用
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碳纤维材料自行车——材料改变设计和工艺
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6 .新材料展示
01——Glare
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• 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。
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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。
• 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。
课程性质：专业基础课（必修） 考试形式：闭卷 平时成绩：20% 平时成绩包括：出勤率，平时作业
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1. 2. 3. 4. 5. 6.
第一讲 概论 学习本课程的意义与目的 工程材料的历史、发展与现状 设计与材料 产品造型设计的物质基础 材料设计 新材料展示
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埃菲尔铁塔
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进入20世纪后半叶，新材料的研制日 新月异。
• “高分子时代” • “生态环境材料” • “半导体时代” • 以保护资源、环 • “先进陶瓷时代” 境和生态为目的 • “复合材料时代” 的“材料设计”
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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。
石刀、石茅、石箭
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秦兵马俑
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Байду номын сангаас
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古代陶器
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制陶
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司母戊大方鼎
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故宫的建筑选用了多种材料
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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。
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（1）材料设计的内容
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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。
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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。
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• 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。
翻开人类进化史，我们会发 现材料的开发、使用和完善贯 穿其中。
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• 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）
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（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 品使用者所视及与触及的唯一对象。 • 因此材料不仅要与产品功能匹配，还要与 产品形象匹配。
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学习本课程的意义
• 《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。
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学习本课程的目的
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二指禅
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iMAC电脑——用材料诠释科技
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航天飞机（发现号）—复合材料时代的骄子
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未来的航天飞机
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3. 设计与材料
• 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。
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• 18世纪，工业革命，新材料、新工艺出 现。 • 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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• 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。
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• 从上图得知，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。
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• 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。
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• 教材：设计材料与加工工艺 主编：江湘芸 出版：北京理工大学出版社
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• • • •
主讲教师：赵健 email：trumpetzj@126.com 密码：68252026 同学们也可以通过email与老师联系。
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• • • •
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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 。
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2.工程材料的历史、发展和现状
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（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。
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上图的椅子名称？谁设 计的？ • 蚂蚁椅，汉宁森
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• 各种新材料、新工艺的出现，为椅子的造 型设计提供了更多的造型方法和手段，产 生了完全崭新的造型风格。 • 见课本3页，图1-4、1-5、1-6、1-7所示。
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• 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。
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• 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。
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设计一把好椅子不比设计一架飞 机容易！
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• 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。
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• 问题：谁设计的？ • 阿尔瓦·阿尔托
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• 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。
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