材料與設計

前言

許多關(guān)于材料選擇的書籍把重心放在材料特性、設計的要求和材料的科學性中找到匹配和平衡點?，F(xiàn)在，有很多先進的方法利用發(fā)展成熟的軟件工具來實現(xiàn)這一要求。因此，這又在全世界形成了在工程程序中教授材料選擇的基礎。但是，這些程序經(jīng)常忽略它們在工業(yè)設計中被稱作是材料藝術(shù)的作用。這可能是由于在更多的工程技術(shù)方面所形成的固定的、可分析的領(lǐng)域，在這一領(lǐng)域中，一系列正式的步驟可被用來記錄和傳授。設計不可能這么簡單地形成一種方法，相反它要依賴于“視覺”思考，畫草圖，塑造模型及對美學、洞察力和講故事能力的探索。     本書是關(guān)于材料和過程在產(chǎn)品設計中的作用，它與先前作品中選擇材料和過程來達到產(chǎn)品的技術(shù)要求相吻合。但在此書中，我們著重強調(diào)的是關(guān)于設計師需要的有關(guān)材料的更加廣泛的信息。他們?nèi)绾问褂貌牧弦约斑x擇材料的原因。     曾經(jīng)獲得的好評及我們與學生、教授和設計師們關(guān)于本書的第一版的談話極大地鼓勵著我們（和出版商）在第二版中探尋新的經(jīng)歷、新的想法和工業(yè)中的新發(fā)展。 在Willy 和Patrick的幫助下，我們花費大量時間重新思考此書的設計、排版、顏色和內(nèi)容，從而使本書所涵蓋的信息更廣泛地呈現(xiàn)在讀者面前。此次，我們又囊括了新的案例分析，這是從我們中的一員（KJ）曾經(jīng)在IDEO設計公司工作的經(jīng)驗中得來的。這些案例分析所闡明的材料和設計的想法更加完善、更具有啟發(fā)性。根據(jù)Mike 近來的成果，現(xiàn)在愈來愈強調(diào)可持續(xù)性和生態(tài)及“綠色”設計，材料和設計過程也同樣需要擴大范圍，提升圖片攝影，從而使得整體更加易懂，更加具有啟發(fā)性。     本書主要適用于兩類讀者：學生和設計師。對學生而言，本書的目的是為了介紹材料和制作在設計中的作用，使用的都是他們已經(jīng)熟悉的語言和概念；對設計師來說，本書的目的是介紹一個材料和加工制作的具體參考，匯集了它們的特點。因此，本書分為兩個部分：第一部分介紹材料選擇的設計和方法；第二部分基本為一些產(chǎn)品的圖形。     許多同事對本書給予了很大的幫助，我們很感謝大家對本書所做的討論與貢獻以及提出的批評和建設性的意見。他們分別是來自格勒諾布爾大學的Yues Brechet 教授；劍橋大學的David Cebon 博士，John Clarkson 博士， Hugh Shercliff 博士， Luc Salvo 博士，Didier Landru博士，Amal Esawi 博士，Blrike Wegst博士，Veronigue Lemercier女士，Christophe LeBacq 先生和Alan Heaver先生；來自丹麥技術(shù)大學的Torben Lenau 博士；來自舊金山平面設計的Julie Christennsen。第二版包含了來自IDEO的案例分析，我們非常高興能有機會與IDEO繼續(xù)合作來研究材料在設計中的作用。在這里我們要特別感謝來自IDEO的Nicdas Iurcher和來自IDTC的Jihoon Kim，他們各自都曾為材料與制作提供圖片。     我們特別感謝來自紐約的Willy Schwenzfeier和Patrck Fenton對本書的設計，其他提供給我們的圖片或允許我們?nèi)驴撬麄兊膱D片和產(chǎn)品照片的人員和組織的名單列于下一頁。 Mike Ashby & Kara Johnson 2009年6月

內(nèi)容概要

　　本書講解在產(chǎn)品設計中如何使用物質(zhì)材料創(chuàng)造出集美感與功能于一體的產(chǎn)品。全書分為三個部分：第一部分包括功能與特性，影響產(chǎn)品設計的因素，設計和設計過程，原料，材料成型、連接和表面處理，材料決定形式，材料選擇，材料和設計案例分析，新型材料，結(jié)論等內(nèi)容；第二部分包括眼睛和頭腦練習及材料的選擇兩個附錄；第三部分是材料概況。
本書可作為機械設計制造及其自動化、工業(yè)設計等專業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為高等職業(yè)學校、高等?？茖W校、成人院校的機電一體化、數(shù)控技術(shù)及應用、機械制造及自動化等專業(yè)的教材，還可作為廣大從事現(xiàn)代設計方法研究的工程技術(shù)人員和管理人員的參考資料或培訓教材。

作者簡介

邁克·阿什比(MikeAshby)，劍橋大學皇家社會研究名譽教授和倫敦皇家藝術(shù)學院前設計客座教授。他著有大量書籍，其中有《Deformation
Mechanism Maps》(1980)，《CellularSolids》(1997)．《Materials Selection
in Mechanica JDesign》 (1999)，《Metal Foams》(2000)，《Materials and the
Envi-ronment：Eco—informed Material Choice》(2009) 卡拉·約翰遜(Kara
Johon)，斯坦福大學的研究生，劍橋大學博士；主要研究材料和制造，并花費大量時間鼓勵設計者和客戶去體驗物質(zhì)性；現(xiàn)在供職于JDEO，一個國際創(chuàng)新和設計咨詢公司。她最新的出版物有《I
MissMy Pencil》(2009)，該書是與IDEO計總監(jiān)Martin Bone共同編著。

書籍目錄

正文
第1章  功能與特性
  擴展閱讀
第2章  什么影響了產(chǎn)品設計
  市場
  科學和技術(shù)
  可持續(xù)性和環(huán)境
  經(jīng)濟和投資環(huán)境
  美學和工業(yè)設計
  一些事例
  材料發(fā)展
  材料和社會
  結(jié)語
  擴展閱讀
第3章  設計和設計過程
  思維方式
  設計過程
  鋼筆的設計
  靈感之源泉
  IDE0的個案研究
  結(jié)論：富有創(chuàng)造力的結(jié)構(gòu)框架
  擴展閱讀
第4章  原料多維材料
  工程設計標注：技術(shù)屬性
  可用性：人機工程學和分界面
  環(huán)境問題：“綠色”設計和可持續(xù)性
  美感：五種感覺或更多
  個性：構(gòu)建情感鎖鏈
  結(jié)論：材料的表情達意
  擴展閱讀
  附錄：塑造美學屬性和特征
第5章  其他要素——成型、連接和表面處理
  工程方面：技術(shù)屬性
  其他方面
  結(jié)論
  擴展閉讀
第6章  材料決定形式
  材料與建筑
  材料和椅子
  辨識特征表
  壓縮機：設計語言
  極端設計
  逆過程：產(chǎn)品考古學
  結(jié)論：什么影響形式?
  擴展閱讀
第7章  材料選擇
  分類和索引
  關(guān)于產(chǎn)品設計的信息結(jié)構(gòu)
  產(chǎn)品設計的材料選擇  
  結(jié)論
  擴展閱讀
  附錄：分析法
第8章  材料和設計案例分析
  結(jié)構(gòu)
  辦公家具
  CD盒
  小提琴目
  冰鎬
  直排輪
  結(jié)論
第9章  新型材料一創(chuàng)新的可能性
  新型材料的采用
  新型材料信患
  結(jié)論
  擴展閱讀
第10章  結(jié)論
附錄
  附錄一  眼睛和頭腦練習
  附錄二  材料的選擇
為尋求靈感的實際參考
  材料概況介紹
  聚合物
  金屬
  其他
  新材料
  材料成型工藝
  模塑
  鑄造
  塊狀物成型
  板材成型
  其他
  快速原型法
  連接工藝
  黏合劑
  緊固件
  焊接
  表面處理工藝
  印刷
  鍍層
  拋光
  涂料
  其他

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：    市場 當今世界經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，不論是國家、個人，還是自由市場經(jīng)濟的屬性都使得市場在產(chǎn)品設計中成為了一個強有力的推動者。在發(fā)達國家，許多產(chǎn)品在技術(shù)上已經(jīng)達到成熟，但是市場對其需求已達到飽和，幾乎每一個需要他們的人都想擁有，是渴望而不是需求產(chǎn)生了市場動力?，F(xiàn)在，希望擁有更好地推動了許多產(chǎn)品的設計，而消費者渴望具有更強功能的產(chǎn)品。這一改變強調(diào)在幾十年（或一百多年）后，發(fā)展會變得很緩慢，而材料卻會以新穎獨特的方式變化。這些也主要是由非結(jié)構(gòu)材料組成，例如，電、光、磁、生物等因素在其中發(fā)揮的重要作用。但這并不能說明結(jié)構(gòu)材料已無用處，事實上遠非如此：超過95％所產(chǎn)的工程材料最初是用來運輸機械物品。這些相關(guān)的研究發(fā)展注重更有效的過程、品質(zhì)更高、制作方法更加靈活，而不完全是為了尋找新材料。例如，大部分汽車是用鋼鐵制造的，同時汽車中安裝了一個小型發(fā)動機來控制玻璃、座椅、風擋刮水器、倒車鏡（由電磁材料制成）等基于微處理器的發(fā)動部件。導航系統(tǒng)（半導體）、鋼化和漫散射玻璃、液晶顯示器和LED顯示屏（光功能材料），用地板和嵌板板材來阻隔高溫和噪聲（熱材料和光材料），這些方面仍需要加強研發(fā)。 通常人們認為，設計師反映著市場需求，但有時候恰恰是設計師制造了市場需求，有時全新的產(chǎn)品意外地占據(jù)了市場，例如在隨身聽、電子表和lasernter沒在市場上出現(xiàn)以前，很少會有人覺得需要它們。但是，設計師預期到了市場需求，通過設計制造這些產(chǎn)品，提供了解決某些問題的辦法。這些新玩意的設計想法不是來源于市場，而是來源于高端的科技，就像我們現(xiàn)在正在應用的高場磁鐵、石英振蕩器、固態(tài)激光器的發(fā)展一樣。 科學和技術(shù) 引發(fā)如此多改變的基本動力是科學本身（圖2.2）。盡管人們對其周期性預測是“科學已發(fā)展到了盡頭”，但材料與加工工程仍然會誕生新技術(shù)、創(chuàng)造新事物。 如上所述，在總用量上，結(jié)構(gòu)應用形式總體上掌握著工程材料的使用量。水泥、混凝土、鋼材、鋁合金、結(jié)構(gòu)聚合物和合成物，這些20世紀研究的重點，現(xiàn)已達到了技術(shù)上的成熟階段。但新材料能為此做何貢獻呢？更好的輕型結(jié)構(gòu)材料和用于高溫環(huán)境下的材料提供了有利條件，關(guān)于這方面的研究也在不斷深入。由于設計事物也不斷趨于微型化，因此產(chǎn)生了新的機械和熱學方面的問題。設計小型產(chǎn)品也就意味著產(chǎn)品的支撐結(jié)構(gòu)必須做得特別微型，這就要求所用的材料必須得堅硬（例如，甘地，1996）。盡管功率可能會降低，功率密度卻是極大的，這就要求使用溫度管理式的新材料。

編輯推薦

《材料與設計:材料選擇在產(chǎn)品設計中的藝術(shù)與科學(原著第2版)》全面講解產(chǎn)品設計中材料特性、作用及其選擇的原則和過程，在各章中穿插典型應用實例。本教材本著系統(tǒng)全面、實用的原則，著重培養(yǎng)學生在產(chǎn)品設計中綜合應用各種材料的工程素質(zhì)和能力。每章后的習題可供教師根據(jù)實際需要選用，以進一步培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和設計技能。各章后附的相關(guān)參考文獻，供教師和學生進一步擴展和深化相關(guān)內(nèi)容。

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