基于竹集成材的产品创新设计初探

夏寸草

(1.上海视觉艺术学院，上海 201620；2.上海大学 美术学院，上海 200444)

早在春秋战国时期，《诗经·斯干》中就有对竹制品的记载——“上莞下簟，乃安斯寝”，可见我国竹制品的历史悠久。我国的竹制品，根据竹子整体形态的加工，有使用原竹的加工，也有将竹子撇成竹篾进行竹编等加工方式，而将竹子这一基材重新加工成新的材料，再用这一材料加工成其他产品，是现代竹制品较为广泛的一种加工方式。

1　中国竹集成材产品设计生产的现状与困境

图1　竹集成材产品销售类目汇总——以浙江天竹工贸有限公司网络销售为例 Fig.1　The bamboo glulam product category illustrated by the example of Zhejiang Tianzhu Industry & trade co.ltd

竹集成材竹板是由毛竹拼接压制而成的，在中国的加工已有一段时间，但是目前产品相对比较单一，形态原始，产品较多为中低端家居用品，从浙江丽水庆元县的几家大型加工企业的销售类目来看，目前销售以厨房用品类、置物架类和小家具为主要销售方向(图1)。厨具类为主销售方向，内容涵盖了以筷子、砧板和果盘为主的主要产品；置物架类以鞋架为主；小家具类是近几年热门的方向，主要内容有懒人桌、茶几、茶盘等。企业加工以粗放型企业为主，小型的作坊式的企业数量较多，企业缺乏产品的研发能力，产品缺乏附加值和竞争力，产品的类型也较为雷同。大部分企业前期以出口外贸为主，由于加工成本和人民币汇率的影响，外贸代加工的利润越来越低，企业在近几年逐渐增加了内销的比例，淘汰了传统的粗加工以人力为主的生产流水线，引进先进的机器流水线，同时也增加了对研发的投入，较为大型的企业逐渐开始重视设计的重要性，以及产品设计为产品带来的附加值。

2　竹集成材的材质特征及设计要素

2.1　物理特征

竹集成材的抗弯强度、抗压强度和抗拉强度均较大，湿涨干缩变形较小[2]，收缩率低，同时幅面大、变形小、尺寸稳定、强度大、刚度好、耐磨损，成品封闭性好，也可以有效地防止虫蛀和霉变[3]，几乎可以和木材相媲美。

由于竹集成材和木材在物理特征上极为相似，我们在产品设计应用时，常常会有“以竹代木”的思想，但实际在设计过程中，我们发现竹集成材和木集成材还是有很大差距的。这种差距首先体现在质量上。竹的密度较高，等体量的竹集成材比木集成材在质量上要重很多，从而导致如果我们用竹集成材来制作大体量物品，质量会比同体积的木集成材重很多，增加了物体的稳定性，但是同时增加了使用者使用和运输的难度。因此，我们在设计中，必须考虑和判断，何种产品适合用这一材料。

2.2　加工工艺特征

竹集成材产品的整个加工步骤是从粗到精、从方到圆、从实心到空心的过程。大部分产品的加工均是将竹集成材切割成小的立体块，再将这些体块粘合成所需产品的大体块，再经过铣、打磨等步骤，最终形成最后的形态。这种典型的实心结构形态，特别容易塑造和切削形体，达到理想的形态，同时无需封边，可以保留材质在边缘处的原始形态，表面处理也非常简单，只需喷透明清漆或者食用油，便可以起到表面的处理效果。

由于竹集成材料在加工方式上和木集成材的加工方式非常类似，均是由大到小、由粗到细的过程，当我们在考虑物体零件与零件结合的时候，非常容易考虑到木材中使用较多的卯榫结构。实践证明，在某些设计中，的确可以使用卯榫结构以增加产品零部件之间的结构强度，但是光凭借竹集成材的卯榫结构是不够的，因为竹不像木一样具有张力，达不到严密扣合、天衣无缝的程度，因此还是会使用部分胶质的粘合剂，增加结构之间的咬合力度。

2.3　色彩和肌理特征

竹集成板胚料的种类，根据压制方式和颜色的不同，主要有平压本色板、平压碳化板、侧压本色板、侧压碳化板、斑马纹竹板、重竹竹板等。从压制方式上来看，平压的纹理趋于缓和，侧压的纹理密集，视觉上感觉更牢固；从颜色上看，本色是竹子最原始最天然的颜色，清新而亮丽；碳化板是经过烘培后颜色变深色的竹板，颜色类似于木材中的黑胡桃木色，但是在未上清漆时比黑胡桃木色略浅，给人的感觉厚重而沉稳；斑马纹竹板是用本色和碳化的竹条拼接而成，因其色彩类似于斑马表皮的条纹，固称斑马纹，其整体色彩黑白对比大，大多为产品的局部使用；而重竹竹板，其颜色厚重，显得古朴而高雅。

3　竹集成材的产品创新设计初探

虽然竹集成材的应用已有一段时期，但是它在材料的领域，依然属于比较新兴的材料。在其产品创新设计开发的阶段，可从材料本身出发，并注意产品设计过程中最为重要的形态和功能的要素，以及其文化方面的考量。

3.1　基于材料的创新应用

3.1.1新技术的介入随着科技的不断发展，新技术的不断涌入，任何新技术的介入，都会引起产品形态的变化。新技术在竹集成材中的应用，主要的方面体现在CAM(Computer Aided Manufacturing)计算机辅助制造的方面，即使用计算机数据控制机械的操作和管理，目前常用的有激光雕刻技术，CNC数控加工技术，3D打印技术等。目前的竹集成材的加工，部分已使用CNC数控加工技术的方式，但大部分以平面切割的方式，在CNC加工期雕刻二维的平面形状，再通过胶合的方式将多个二维平面组合成三维的产品，最后打磨喷漆成成品。新技术的介入，尤其是在CNC数控加工技术的发展，一方面可以帮助竹集成材更快速、更高效、更精准地切割平面二维形态的形体；另一方面CNC的多轴技术发展，促进了立体形态的切割，产品可通过CNC加工技术一次成型为三维形态的产品，为竹集成材的加工提供了更丰富的形态实现的可能性。

3.1.2新材料的介入虽然竹材本身有天然和质朴的肌理，但是和高档木材如红木类相比，总有廉价之感。当我们在寻找其他材料和竹材相结合的时候，首先考虑的是这种材料本身有较高端的质感，另外又能衬托出竹的原生态感觉。因此，皮革、金属以及亚克力均是较好的结合材质。皮革，在手感和视觉上属于软性的材质，和竹集成材的结合，可以减少竹集成材的坚硬感，尤其是办公用品类的产品，更可以增加产品的高档感；金属，是完全和竹集成材成对比的材料，适合局部和少量使用，使其在竹集成材的产品中形成视觉亮点；亚克力，虽然和竹集成材一样呈现坚硬的特征，但是亚克力在视觉上有透明或半透明的特征，和竹集成材一起使用，可以在视觉上减少物体的质量，让产品变的更轻盈和通透。当然，使用多材料的混合应用设计手法，在其应用比例上，依旧是以竹集成材为主体的，这种混合材料的设计方法也可以增强技术壁垒，避免竞争对手在短时间内仿制产品，加强对创新产品的专利保护。

3.2　基于形态的创新应用

3.2.1新体量的考量原有竹集成材的产品，大多为小型产品。由于竹集成材密度高、质量重，由竹集成材制作的产品稳定性极高，因此，可考虑在产品形态上，开发相对中大型的产品。在中大型的日用产品中，小型家具是其新体量的首选设计方向。目前我国有几十家公司在规模化地推广系列化的竹集成材家具产品，但规模都不大[4]，从家具的使用空间来看，室内使用的家具和室外使用的家具，均可作为设计的方向。以室内家具儿童座凳的设计(图2)为例，设计师选择了模块化组合拼接的方式，将儿童座凳的脚部，设计成可交叉拼接的十字结构，最后将椅面放置其上，依靠竹集成材零部件之间的结构来相互稳定，同时提供了不同季节的软性坐垫作为可选配件，弱化了竹集成材给人坚硬的感觉，让这个产品更具有亲和性。以室外家具户外座椅的设计(图3)为例，在形态和比例上选择了优美的流线型结构，同时增加了椅背的倾斜度更符合户外人群休闲状态中的人机工程状态。在色彩上，椅面的主体选择深色和浅色相间的斑马纹，以突出座椅的材料美感。

图2　儿童座椅的设计Fig.2　Child seats

图3　户外座椅的设计Fig.3　Outdoor seats

3.2.2新肌理的使用竹集成材在平压和侧压不同加工方式，以及色彩上本色和碳化的不同色彩处理方式，类似数学中基本元素的排列组合，选择不同的元素用不同的排列组合方式构成了千变万化的竹集成板。在形态的肌理处理上，可以充分利用这一点，将这些元素形成美丽而有秩序的平面基材，再将平面的基材运用到立体的产品中，将材料和肌理，立体与平面有机的融合在一起，寻求材料本身的天然美感。这种做法的优势在于，可以非常好地体现竹集成材本身的材质美感，但是也相对较耗人工，因此在设计过程中，设计师往往需要寻找简单而又美观的组合方式，既利于加工又增加产品的美感；或者在产品中局部使用较为复杂的图案，让局部和大体产品形成对比。同时，由于竹材本身是一种偏米黄色和偏中性的颜色，我们在设计中也发现，我们可以加入其他的色彩来和原始的材质形成对比。最简单的方式，便是在产品中局部使用彩色的鲜艳的油漆，如白色、蓝色等色彩明度亮的颜色均能将淳朴的竹材体现出来。例如组合式果盘的设计(图4)，由于在材料选择上选择了碳化侧压板，色彩较稳重，因此在部分区域尝试着做了白色的喷漆处，既衬托了竹材本身的面貌，又增加了产品的活泼性。

图4　果盘设计Fig.4　Fruit traies

3.3　基于功能的创新应用

图5　刀架设计Fig.5　Knife shelves

竹集成材在使用功能上的创新，主要为在旧的领域对其新功能的探索和拓展。例如，刀架和砧板的设计一直是竹集成材传统的但又主打的领域，设计师们一直试图在这个领域能有一些突破。以刀架为例，在设计刀架时，通常会考虑刀架自身的稳定性，以及刀和刀架之间的关系。以(图5)的刀架设计为例，设计师改变了传统刀架全包围的结构，而是让刀在插入刀架时露出部分，一方面增加了刀架的美感，另一方面减少了刀长期存放在刀架中产生的霉变，同时，在刀架的底部，增加了小块的磨刀石，在刀架不用的时候将其倒置，成为一个简易磨刀设备。以(图6)砧板设计为例，作者设计了2块砧板，可分别用作切肉类以及水果等不同性质的物品，两块砧板之间用吸铁石相吸可组合成一个刀架，将砧板和刀架巧妙地结合起来。

图6　砧板设计Fig.6　Chopping blocks

3.4　基于文化的创新应用

图7　上海概念刀架设计Fig.7　A Shanghai-Concept knife shelf

竹集成材作为具有自然而清新的新型材料，在文化语意上也是东方文明的一种象征，随着文创产业的发展，也较适合应用于文创产品。以概念刀架设计(图7)为例，作品打破了原有的传统的刀架结构和形态，提取了上海几座典型高楼的特征，并将其结合刀架的功能有效组织起来，增加了产品的趣味性；在色彩上，在局部的区域添加了浅蓝的海洋色调，和浅色的竹集成材形成对比，让产品更贴近人们的生活。从使用功能来说，竹茶盘的设计也是近年较流行的趋势。以茶盘的设计(图8)为例，形态上选择了传统乐器琵琶的造型特征，并将其提炼，色彩上选择深色和浅色两种竹集成材作为简洁的搭配，以保持茶盘和大部分的茶杯共同使用中的色彩和谐性。

图8　茶盘设计Fig.8　A tea tray

4　结语

竹材作为一种天然的材料，在经过人工的加工和处理后，虽然成为了一种新兴材料，但仍有其自身的材质特征和加工规律，“与其说是工艺选择材料，还不如说是材料选择工艺[5]”，因此，在产品设计中首先需要从竹集成材本身的材料特性出发，同时考虑产品设计中最重要的形态和功能两大设计要素，寻求更多的设计可性能，通过设计的力量来增加竹集成材产品的附加值。

[1] 傅菂. 中国传统竹文化在现代产品设计中的应用与研究[D].上海：上海交通大学,2007.

[2] 马掌法,姚浩然,张齐生. 竹材集成材板式家具的特性和工艺[J]. 林产工业,2002,29(6):41-43.

[3] 李吉庆,吴智慧,张齐生. 新型竹集成材家具生产工艺的研究[J]. 内蒙古农业大学学报(自然科学版),2004,25( 2):95-99.

[4] 林立平,黄圣游. 竹集成材家具的市场化设计研究[J]. 竹子学报,2016,35(2):35-39.

[5] 柳宗悦. 工艺之道[M]. 南宁：广西师范大学出版社, 2011:69.