产品设计之材料创新

2020/2/19产品设计IIIinnovationCreative&材料材料与设计材料与设计常见材料塑料与设计结构设计与产品设计ProductDesignIII3材料与设计为什么谈材料ProductDesignIII4材料与设计ProductDesignIII材料是设计的物质基础和载体56查而斯和伊姆斯7马歇尔.布劳耶8威乐.潘顿9材料与设计ProductDesignIII材料和工艺是产品设计的物质技术条件，是实现产品设计的必要条件。设计通过材料和工艺转化为实体产品，材料和工艺又通过设计实现自己的价值。任何一个产品设计，只有选用材料的性能特点及其加工工艺性能相一致，才能实现设计的目的和要求。10材料与设计ProductDesignIII材料的感觉特性人的感觉系统因为生理刺激对材料作出的反应或者由人的知觉系统从材料的表面特征得出的信息，是人对材料的胜利和心理活动，它建立在生理基础上，是人们通过感觉器官对材料作出的综合印象。（通过视觉和触觉，我们可以感受到很多材料的特性，不论它是透明还是不透明，柔软还是坚硬）11材料与设计ProductDesignIII材料的视觉特性材料的触觉特性12材料与设计ProductDesignIII材料的色彩美材料的肌理美材料的光泽美材料的质地美材料的形态美材料的美感13材料与设计ProductDesignIII色彩美14材料与设计ProductDesignIII肌理美15材料与设计ProductDesignIII光泽美16材料与设计ProductDesignIII质地美17材料与设计ProductDesignIII形态美18常见材料ProductDesignIII金属塑料木材陶瓷玻璃19常见材料ProductDesignIII黑色金属。黑色金属主要就是钢铁材料，是以铁—碳二元合金为基础体系的金属材料，根据对性能和用途的不同要求，常加入其他各种合金元素以改变和提高钢的性能。根据钢铁材料的成分、组织结构与用途，钢铁材料可分为铸铁、碳素钢（碳钢）、低合金钢以及合金钢等。铁钢铝及铝合金镍和镍合金20常见材料ProductDesignIII铁钢铝及铝合金镍和镍合金21常见材料ProductDesignIII铁钢铝及铝合金镍和镍合金22常见材料ProductDesignIII玻璃玻璃具有一系列优良的特性，如透明、坚硬、光滑、耐腐蚀等性能，以及良好的工艺性。通过多种成型和加工方法制成的玻璃制品，自古以来就在人类的生活、生产中发挥着重要作用。同时，从环境保护的角度看，作为地球上取之不尽的矿产资源和其可反复利用的特性，玻璃材料将是未来普遍看好的“绿色”材料。23常见材料ProductDesignIII玻璃①压制成型。压制成型是在模具中加入玻璃熔料加压成形，多用于玻璃盅碟，玻璃砖。②吹制成型。吹制成型是先将玻璃粘料压制成雏形型块，再将压缩气体吹入处于热熔态的玻璃型块中，使之吹胀成为中空制品。吹制成型可分为机械吹制成型和人工吹制成型，用来制造瓶类容器、器皿、灯泡等。③拉制成型。拉制成型是利用机械拉引力将玻璃熔体制成制品，分为垂直拉制和水平拉制。主要用来生产平板玻璃、玻璃管、玻璃纤维等。④压延成型。压延成型是用金属辊将玻璃熔体压成板状制品，主要用来生产压花玻璃、夹丝玻璃等，该成型分为平面压延与辊间压延成型。24常见材料ProductDesignIII25常见材料ProductDesignIII26常见材料ProductDesignIII木材木材是将采伐后的树木经初步处理与加工后得到的天然材料。木材由疏松多孔的纤维素和木质素构成。其硬度与密度因树种而异。总体上质轻坚韧．并富有弹性，易于加工。2020/2/19ProductDesignIII2020/2/19ProductDesignIII塑料与设计塑料的种类、特性常用设计的塑料ProductDesignIII塑料30塑料与设计塑料是当代发展最快，应用最广的人工合成材料。相对金属、木材、玻璃而言，塑料是一种年轻的材料。塑料自被发现和应用以来，不过一百多年的历史。在今天，塑料满足了人类生活中的诸多需求，从日常用品、家用电器、汽车到住宅，人类无时无处都能见到塑料的身影。ProductDesignIII31塑料与设计塑料工业的高速发展，使得多种材料之间展开了竞争，一些原本大家熟悉的材料可能会失去原有的市场，而代之以功能更强、成本更低的材料。此外，出于安全因素和环保因素，工业设计材料也在不断变化之中。例如，出于安全的考虑，用聚碳酸酯制作的婴儿奶瓶和净水桶，有可能会被热塑性聚酯替代；传统的冰箱内衬所用的耐冲击聚苯乙烯和ABS塑料，因不能适应新型的环保型无公害的发泡剂，而会被改换成改性聚丙烯；高性能工程塑料由于强度、刚性比通用塑料更胜一筹，因而在适应产品微型化、薄壁化发展趋势方面会更显优势。ProductDesignIII32常见塑料塑料广泛用于描述树脂和聚合物高分子材料。“塑料”的得名，是因为它们在温度升高不大的情况下，形状很容易发生改变。塑料的称呼有很多如塑料、树脂、聚合物、弹性体、复合材料等。聚合物、塑料和树脂通常认为是同义的，但在技术上是有差别的，聚合物是未添加任何物质的纯净化合物，并非所有的聚合物都是塑料，通常认为是一类材料的总称。ProductDesignIII什么是塑料33常见塑料按加工性能行为特征可分为热塑性和热固性热塑性塑料受热时软化流动，冷却后固化定形且这一过程可以重复。热固性塑料在加工定型后，加热不会再软化，在溶剂中不再溶解，不能进行重复加工。塑料的种类很多，每一种塑料都有其特有的性能。ProductDesignIII什么是塑料34常见塑料在很多应用场合，塑料可以和木材、金属陶瓷以及玻璃等材料竞争.。与其他材料相比，塑料在性能、价格或性能/价格比方面有其特殊的优势ProductDesignIII塑料的特征35塑料特性ProductDesignIII通用性易于成型加工轻、比强度高透光性着色性耐化学腐蚀性力学性能电绝缘性易燃性36塑料特性ProductDesignIII低劣的耐侯性较高的热膨胀系数37塑料对产业的促进ProductDesignIII白电小家电38塑料对产业的促进ProductDesignIII产品中的塑料件，按其作用和功能，大致可以分为三类第一类，用作产品的壳体、罩、框架、支座等，是对各种零部件起固定、承载作用，和对内部的电子元器件起保护作用的结构件；第二类是功能件和内外饰件，如面板、风扇叶片、按钮、旋钮、刻度盘、液晶显示屏等，其作用是用以控制、操纵和指示等；第三类是产品内部的电子元件器，如接插件、线路板以及其他直接和电接触的带电零件39一般塑件基本要求ProductDesignIII（1）机械强度产品的外壳、支座和各种功能件，应能安全地承受装配和使用过程中来自外界的载荷和来自内部的应力。所受载荷可能包括静载荷、动载荷、短期载荷和长期载荷。（2）电气安全性电气安全性事关人身安全。电气安全不仅与选材有关，而且与设计有密切关系。因此，目前对电绝缘安全性，国际国内普遍采用的原则是，对模塑成型后的产品进行测试，而较少采用对材料的测定。为此，必须参考现行的有效标准。40一般塑件基本要求ProductDesignIII（3）耐热性对家用电器中使用的塑料，必须进行耐热性试验，具体耐热要求，视产品用途而异。对于带电零件以及电热器具、电动工具的外壳，则对塑料件的耐热温度比普通电器产品的外壳有更高的要求。41一般塑件基本要求ProductDesignIII（3）耐热性各种热塑性塑料可容许的工作温度塑料名称可容许的工作温度塑料名称可容许的工作温度短期长期短期长期ABSPC／ABSPCGF-PCPA695110～130135“51508080～9011511580～120GF-PA6PA66GFPA66PBTGF-PBT20017022020021012080～120120140～160140～16042一般塑件基本要求ProductDesignIII（4）阻燃性电器产品的壳体，特别是与电压或电流直接接触的电器零件，按规定必须达到阻燃要求。虽然电器用塑料一般阻燃性较差，并且燃烧时会产生大量的黑烟和有毒气体，但是通过添加一定数量的阻燃剂，是可以达到一定程度的阻燃要求的，不仅可以阻燃，而且可以控制烟密度，分解的产物无明显毒性。43一般塑件基本要求ProductDesignIII（五）电磁屏蔽性要求既能阻断外部发射来的电磁波进入产品内部，又能防止内部发射的电磁波干扰其他正在工作的电子产品，唯一的方法就是对电子电器产品进行电磁波屏蔽。44一般塑件基本要求ProductDesignIII（五）电磁屏蔽性要求既能阻断外部发射来的电磁波进入产品内部，又能防止内部发射的电磁波干扰其他正在工作的电子产品，唯一的方法就是对电子电器产品进行电磁波屏蔽。受电磁干扰影响的电子产品分类A类B类A类B类数据处理设备工业用计算机程序控制器微处理机电子打印机文字处理机大型计算机个人计算机录像机电视机高保真收录机设备、仪表心脏起搏器数字式手表复印机电话遥控装置数字式天平导航设备灵敏度高的试验仪器电子游戏机袖珍计算机数字式钟表民用电台频带接收机45一般塑件基本要求ProductDesignIII（6）抗菌性抗菌性是指在常用的聚合物材料中，添加了一种或几种特定的抗菌剂成分之后，赋予了材料杀菌灭菌的一种能力。开发和应用具有杀毒灭菌能力的抗菌塑料，对于减少病菌传播、保障人民健康和提高人类生活质量，具有十分重大的意义46一般塑件基本要求ProductDesignIII小结产品采用的设计材料，除了要求能满足电器设备正常工作的基本要求之外，还要考虑到产品的加工性能、可装饰性和经济成本。大部分壳体材料和电气部件以注射成型为主，产品要满足小型化、薄壁化、精细化的要求，以及产品优美的造型设计，都需要材料有良好的加工流动性。材料还必须能适应产品的装饰化要求，如电镀、涂装、染色、烫印等。产品的成本在涉及家用电器一类民用产品时，是个敏感因素，因此选择材料时，材料的价格、资源的合理利用、环境友好性以及尽可能短的生产周期等也是必须考虑到的。47通用热塑性塑料ProductDesignIII85%PE、PP、PVC、PS、ABS等48通用热塑性塑料ProductDesignIII通用塑料PE、PP、PVC、PS、ABS等49通用热塑性塑料ProductDesignIII聚乙烯简称PE，是应用极为广泛的通用树脂，也是合成树脂中产量最大的一个品种polyethylene50通用热塑性塑料ProductDesignIII低密度聚乙烯性质柔软、硬度低、刚性差，主要用于材料在低温下也有极好韧性或变形能力的场合。如制作一些强度要求不高的生活用品、玩具、小型容器，要求良好密封性的罩、盖和较大容量的滚塑容器；线型低密度聚乙烯的耐环境应力开裂性要比LDPE和HDPE好的多，又有非常好的耐穿刺性，因此更适宜生产盛装油类和洗涤剂类物品的小型容器；用LLDPE生产的盖有良好的密封性和回弹性，LLDPE也用来生产比较大型的滚塑容器和中空壳体51常用塑料ProductDesignIII高密度聚乙烯有较高的机械强度，可制作一些受力不大的机械部件，如盖壳、手柄、紧固件、衬套；利用PE的轻量性和耐冲击性，可生产周转箱、托盘、运输容器和冲浪滑板。在欧美，近40％的HDPE用来生产中空容器，而市场上中空容器的2／3几乎都使用HDPE。典型的用途，如奶瓶、化学品瓶、食品瓶、药品及化妆品瓶；高流动性的HDPE用来生产高抗冲的薄壁食品容器，大型的容器如太阳能热水器、200～1000L。的运输容器，汽车油箱、燃料罐也是用HDPE生产的。HDPE也能生产大型的滚塑容器，用来作为储罐、储槽和城市废物容器等52通用热塑性塑料ProductDesignIII聚丙烯polypropylene简称PP，是通用塑料中综合性能非常优异的一种材料。近几年，PP工程塑料的研究和开发取得很大进展，使PP在汽车、家电等行业获得广泛的应用。53通用热塑性塑料ProductDesignIII①密度小