产品设计中的材料应用探究

刘云通

摘要：材料的应用对于工业产品设计非常重要。材料不仅是产品的物质基础，而且关乎到产品在使用时期的用户使用体验。更重要的是材料应用的选择在产品进入生命周期末尾时，对环境的影响，资源的消耗有着直接的关系。因此，材料的选择应当从产品设计的整个生命周期来宏观考虑。本文希望从材料应用的角度去探讨材料应用创新与产品设计创新的联系，以期发现一些对产品设计创新切实有用的途径与方法。

关键词：材料 物质基础 使用体验 环保性

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2015）12-0038-02

一 引言

本文探讨材料应用与产品设计的关系，以工业设计的流程为主线，根据产品设计的生命周期的先后顺序进行逐步探讨。一个完整的产品设计的生命周期涵盖了产品从前期的方案设计到后期的使用完毕之后的回收利用，所以在本文中，根据与材料应用的关系，将产品设计的生命周期分为：从方案到产品、产品的实际使用、后期的回收环保三大阶段。本文就这三大阶段中材料应用与产品设计的关系进行了逐步探讨。

二 从设计到产品

2.1 材料是工业产品的物质基础

材料是一切工业产品的载体，工业设计与材料有着密不可分的关系。优秀的设计离不开适当的选材与合理的工艺。材料是产品的物质基础，如果不选用适当地材料和工艺制造产品，再优秀的设计也只是一纸空谈。设计活动是发现问题，解决问题的过程，而产品是这一活动的终端结果。任意一款工业产品都是设计的载体，也是一个综合的信息载体，反应了当时的社会生产方式，生产力水平等多方面因素。如果当时的生产力水平达不到设计提出的生产要求，产品也不会客观地存在，更不会进入市场，服务社会，改变人们的生活方式。这是一个根源性的问题，却往往在设计活动中被忽视，没有得到应有的重视。在工业产品设计的创新活动中，往往更加看重所谓的形态和功能创新，而材料作为工业产品的物质基础，往往被忽视。甚至有不少设计人员根本不去关心产品后期的落地生产过程和材料的选择应用限制，认为生产制造是属于工程师的工作，导致过多地把时间和精力浪费在浮华不实的设计上面，到头来导致的结果要么就是设计图纸根本超出当时的生产制造能力，设计的构思只能落空，要么就是最后做出来的产品质量与最初的设计初衷有着很大的出入，实际的产品根本达不到设计的要求，造成高不成低不就的浪费局面。

2.2 材料关系着设计的落地实现

设计人员对于材料之于设计的重要性认知不够，不仅仅会造成设计一生产之间的衔接断层阻碍，往往还会对设计人员的设计思路造成造成局限性。工业产品设计活动中，往往是先做好设计方案，到投入到生产制造之前再去选用材料，优先关注的就是产品的功能和外观。殊不知。如果事先对于材料已经生产工艺了解不够，到了后期进行选材生产的时候就会发现，很多构思不仅无法实现，还不得不去修改原有的设计方案，这种现象尤其是在近年来并不少见。究其原因，首先是设计与生产的过度分离，设计与生产的环节之间比较生疏，设计人员与工程技术人员之前的信息沟通不够充分；其次就是设计人员对于现有的生产技术过分自信，尤其是现在3D打印技术势头很猛，让人们仿佛意识到没有什么是不可能生产制造的。殊不知3D打印技术最核心的技術门槛就在于材料问题，材料问题没有得以彻底解决，现在的3D打印技术还是没有进入实质的应用阶段。

2.3 设计人员要正视材料的地位

现在的工业产品设计中，对于产品的审美的要求非常高。这不仅要求设计人员能在方案构思阶段要把产品的外观设计得非常出色，更要保证生产出来的产品要和图纸高度吻合。在这个过程中，产品的造型、色彩、纹理，都是影响产品美观的重要因素。有些产品的造型要求非常高，非常的复杂，对于后期的成型工艺要求很高，选用不同的材料进行生产制造，就意味着产品有着不同的结构、重量，生产制造的难度、成本也不尽相同。造型、色彩、纹理，每一个因素都会影响到产品最后的效果。如果设计人员能充分了解到材料的特性，就会对前期的方案设计和后期的生产制造形成有效控制，不会出现与设计初衷太大的偏差。

三 产品的实际使用

3.1 合理地选用材料是保证

产品实际使用的过程中，产品的色彩，材质，造型，重量，触感以及产品外观抗损性，都是会对用户体验产生影响的重要因素。用户体验小到影响用户对产品的评价和定位，大到可以直接影响用户对产品所代表的品牌和商家的评价，影响到产品的口碑和后续的购买行为。这个阶段，产品已经是从图纸变成了实实在在的物品，如果用户不满意，不可能会再像设计草案阶段轻松地改来改去。从产品制造出来的那一刻起，它的品质绝对就不仅仅是之前所谓的完美设计，更多的是依靠实实在在的做工和选材。产品在实际的使用过程中，原设计的功能、外观等因素能否完美的呈现给用户，就要靠材料和工艺来说话了。这种例子在生活中非常多见，我们日常使用的手机就是一个很好很全面的例子。以苹果公司经典产品iPhone4s来为例（图一所示），这款手机之所以被称作是乔布斯的巅峰之作，不仅仅是手机自身的功能相当强大，它的可靠性、握持感、耐损性、手感在同一时期的产品对比中都是鹤立鸡群。这款手机外壳选用的不锈钢金属和透明钢化玻璃，不仅非常简洁美观，还保证了手机在长期使用中不会因为时间的推移和正常使用中摩擦对外观造成太多改变，保证了出色的外观长久性。反观其他品牌的手机，选用塑料外壳的手机，虽然成型工艺要比金属和玻璃难度低很多，但是外观，质感却要差很多。尤其是很多工程塑料外壳，使用一段时间之后，外观磨损得很厉害，短短几个月手机像是换了一个样子。尽管也有不少手机使用的时金属外壳，但是选材上的差距，在使用过程中经常出现掉漆，磕碰变形等情况。在市场竞争激烈的电子产品市场，只要经过对比，很容易就让用户在选择中建立产品印象次序。iPhone4s出色的材料应用和优良做工，不仅仅保证了用户在实际使用过程中得色彩，质感等多方面的体验始终如一，更是反映处苹果这家公司从战略高度上全面统筹设计活动，从更多的角度，更深的层次，更系统的眼光来做好产品设计，设计实力的深厚程度可见一斑。

3.2 材料直接影响用户心理

材料对于产品的用户体验不仅体现在外观上，更多的还是感觉特性上，比如说材料带感用户的触感、材料本身的光泽感感觉等特性。材料的感觉特性包括两个属性：生理属性和物理属性。材料的生理属性一般是指材料表面作用于人的触觉和视觉系统的刺激性信息如粗犷与细腻、粗糙与光滑、温暖与寒冷、华丽与朴素、浑重与单薄沉重与轻巧、坚硬与柔软、干涩与滑润、粗俗与典雅、透明与不透明等基本感觉特征。而物理属性一般是指材料的表面传达给人得知觉系统的信息，包括材料的类别、性能等。主要体现为材料表面的几何肌理特征和理化类别机理特征，比如色彩，光泽、质地等。人的触觉，视觉感受到信息，都会对材料的认知产生不同于影响。比如，金属和玻璃往往带给人冰冷机械的感觉，塑料和木材往往带给人温馨自然的感觉。同一造型的产品，如果使用同的材质，就会有不同的外观感覺和不同的触感，进而造成用户使用过程中不同的使用体验，形成不同的认知。比如从早期的木制桌椅，到后来由金属、皮革等多种材料制作的家具，给用户的感觉是完全不同的。木制家具质地比较硬，坐卧感觉远不如皮革座椅柔软舒适，但是皮革家具外观感觉看起来不如木制家具笔挺利索。有时候相同功能的产品，即使简简单单地换一种材料，就完全改变了使用者对这类产品的认知。（图1、图2）

四 后期的回收环保

4.1 废弃产品与环保

在产品进入生命周期的末尾阶段时候，环保问题就成了一个不得不关注的问题。每年全球都生产和淘汰不计其数的产品，当这些产品失去其原本的使用价值之后，如果不能被再利用，就成了环境的巨大负担。堆积如山的废旧产品（图二所示），不仅占据着宝贵的空间，分解回收也是一个大问题。传统的填埋，焚烧等方法，对环境的污染太严重。这就使得我们不得不从产品的生命周期一开始就重视这个问题，重新来审视产品、人、环境的整体性问题。随着环境问题的日益严重，绿色设计的设计思维也是应运而生。绿色设计要求设计师从设计的整体性和伦理性质出发，充分考虑整个过程中对于资源、环境的影响，不再一味以商业效益和满足人的需求为唯一目的。材料作为工业产品的实际物质承载者，选用何种材料列于产品的环保有着直接影响。产品的材质能否再利用，是否对自然环境产生直接或者间接影响，是左右设计师选择环保材料的重要标准。

4.2 设计与绿色环保

根据绿色设计中的3R原则，即reduce、recycle，reuse（少用、回收、再用），这类产品应该具有以下三个特点：方便制造（节省资源）、方便使用（节省能源）、方便回收（产品报废后方便回收和利用）。基于以上要求，材料的选择应该优先选择具有以下特点的材料：重量轻且机械性能好、自然原材料（如石材，木材）、可循环使用的材料（比如酒水的玻璃包装）、丢弃后不污染环境（可自然降解的新材料）。随着科技的发展，材料的工艺水平也取得了长足进步，一大批新材料相继问世。质量轻便，机械强度高，意味着在满足同等要求的前提下，选用新材料的产品将会变得更加轻便而且坚固。这大大减少了后续环节中的资源性消耗。比如同等造型的餐具，使用新型塑料材质制造相比于传统的陶瓷，不仅轻便坚固耐用，而且在使用、运输过程中大大减少了能源的二次消耗。同时现阶段对于塑料的回收技术日益成熟，产品的后期回收问题也得到了很大解决。可降解材料一直是近年来科学研究的重点领域，也取得了重大突破。使用这类材料制造的产品，在使用废弃之后，会在自然环境中自动降解，不会存在环境污染问题。现有的可降解材料大都是在使用期限比较短的产品范围中，以一次性产品较为常见。这类产品的特点是使用期限短，基本上使用一次之后就再无使用价值，在回收性价比低，直接进入报废阶段。使用可降解材料，不但保障了，人们对于一次性产品的需求，对环境的压力也是大大减小。

4.3 设计思维变换

随着现代环境问题的日益突出，绿色环保问题将会越来越重要。要想从根本上缓解和解决环境压力，就要从问题的源头抓起。在设计的整个生命周期中，产品不再是简简单单设计生产出来供消费者使用这么简单，需要从全局性来审视产品的可利用价值。践行绿色设计理念，需要设计师们认真考虑材料的物质基础这一重要因素，物质基础是工业产品存在的前提，只有正视这一客观存在的前提，设计才能更加脚踏实地地服务于用户。千里之行始于足下，从设计的源头上就紧紧把住绿色设计的标准，构架设计上就定格为绿色产品，后期的工作自然也就顺着这轨道按部就班地执行。

五 结语

正视材料应用与设计创新的关系，把材料的应用贯穿到设计的整个生命周期中，让设计真正地做到系统性、持续性、协调性。同时，正视物质基础对于设计活动的重要性，可以让设计思维从天马行空的幻想落地到实实在在的产品上。设计需要创意，但是设计只有落地生根才能真正服务生活、改变生活。过多的空想，不切实际创意只会成为空谈，切莫不要让当初的一腔热血到最后成了竹篮打水一场空，只有实实在在地做到才是有现实价值的。