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材料变换

——综合造型基础的延伸   

 刘志国

摘 要 材料变换是通过将一个确立的设计平衡打破后，将所有的矛盾集中暴露出来，通过分析、判断、再设计，重新确立新的平衡。在这个重新确立平衡的过程中，使学生掌握材料的材性、构性、结构与构造特征以及加工成型工艺。

关键词 材料 变换 重构 设计

 综合造型基础课设置的目的和将要解决的问题在于，以形态研究为核心，通过案例式的课题训练，完成对设计思维方法的深入理解。具体而言，从材料、结构、力学、加工工艺等环节的感性认识，提升对设计思维的认识。用来连接纯形态学的内容与材料工艺课程乃至设计初步。形态、材料、结构、构造、工程基础、成型工艺和方法构成了整个课题的中心系统，材料是这个中心系统的一个重要支柱。

在一件产品的限制条件下，满足使用者的需求是该产品存在的条件和理由，在这个系统下面，外部环境与内部机制的有机结合，支撑起一个稳定与平衡。从某种意义上说，这个稳定与平衡是设计师与诸多条件选择和妥协的结果，当然这里说的妥协是积极意义上的。同时可以想见当这个平衡的支撑体的一个支点改变后整个系统所呈现出来的“无序”状态。

   材料变换的课题是通过将一个确立的设计平衡打破后，将所有的矛盾集中暴露出来，通过分析、判断、再设计，重新确立新的平衡。在这个重新确立平衡的过程中，掌握材料的材性、构性、结构与构造特征以及加工成型工艺。

通过材料变换课题训练使学生通过这一过程掌握发现问题，分析问题和解决问题的能力。掌握综合设计、选择结构、形状、材料、尺寸和表面效果（包括色彩与肌理）的能力。

   产品形态的演化过程在某种意义上说也可以说是材料的演化过程。从石器时代到彩陶时代，从青铜器到漆器，从陶到瓷，从钢铁到塑料，每一种材料的出现与重新认识都会影响一个时代的设计、制作、生产，并产生了不同的外观形态，不同风格的产品。

材料的改变使同学们要针对课题或产品有一个重新再认识的过程，尝试着重新构造材料改变的产品，了解由于材料的变化带来的造型、结构、成型工艺等一连串的变化，这样的一个过程同时也是一个再认识和再设计的过程，有助于理解设计与材料结构加工工艺的关系，使设计更接近完善。对于像“用相同的单元组成稳定的正多面体”这样的题目，如果单纯从题目开始设计构思，同学们很容易的将过去的经验和直觉联系起来，非常容易的应用自己熟悉的有关材料、结构与构造的知识，从而失去很多应该掌握的内容。采用“材料变换”课题，在完成“相同的单元组成稳定的正多面体”的课题后，用其它的材料置换所用材料后，由于材料性质的改变，结构也随之变化，加工方式也将改变，就会使学生重新思考、重新选择、重新设计，这也正是“材料变换”课题设置的意义所在。

   材料除了从造型的角度体现在质感、肌理与色彩因素外，还表现在它本身的理化性质，由于每一种材料的理化性质的不同，为了充分发挥其本身的性能，达到种功能需要时，才需要通过相应的结构来实现，从而产生不同的形态外型特征的产品丰富我们的世界。

  不同材料的性质往往对形态的影响起重要作用，比如材料的强度，可塑性、重量等。这些因素往往单独或全部对构成产品有决定性的影响，而且不同性质的材料需要不同的成型工艺进行加工制造。同种类型的材料生产的产品，具有某种形态上相似的特征。这个形态特征的产生，是由于该材料要服从其本身的特性决定的，有什么样的材料就有什么样的结构，就同样会有与之相适应的加工成型工艺。当然成型工艺也要服从材料成型的要求，这种相互作用的结果，使用同种类型材料生产的产品，呈现出某种相类似的形态特征。比如塑料注塑成型的产品都呈现壳体结构的特征，较为复杂的曲面和圆角过度等。

  另一方面，在一定条件下，同种材料也可用不同的成型方法，获得不同形态与细部的产品。同为塑料产品，吹塑成型的产品，除具有塑料产品的普遍特征外，还具有吹塑成型的外型特征。

  在设计师眼里，绝没有材料的“贵”“贱”之分，只有充分合理地使用材料，即根据材料的材性，构性和加工成型特点来设计产品，就可能有好的设计出现，产品外型则需正确地选择和利用材料，借助于材料本身的材质和选择合适的加工工艺来展现。同样一件产品材料的选择是以该产品满足使用目的、工作环境、加工性能、使用性能及经济效果的原则来进行的。

确立材料变换这个课题：其一，为了解决现有造型基础课教学对材料的认识缺乏一个明确有效的训练题目；其二，为了补充现有学生不具备应用材料知识情况；其三，为了将材料训练比较明确的设置在综合造型基础课中，以材料为中心训练学生的综合解决问题的能力。

材料变换课题的设置

   将此课题放置在整个四年三段综合造型基础的第二段，这时学生基本学习掌握了综合造型基础（一），即纯形态的研究。在综合造型基础的第二段，完成形态的过度与相同的单元组成稳定的正多面体之后，可以介入材料变换课题。在这个阶段里放置该课程有承上启下的作用。

材料变换所包含的重要因素的理解：

 材料—材料本身的性能，材性与构性。

    结构—结构是满足某种目的的需要，发挥材料最优性能的组织形式。

    成型方法—用某种材料实现某种材料组织与目的所采取的加工手段。

    以上诸多因素的选择与平衡关系是设计师最应掌握的内容。

课题介绍

l 用已经完成的“形态的过渡”练习

变换材料重构“形态的过渡”

l 用相同的单元组成稳定的正多面体（原有课题）

步骤一：首先完成稳定的正多面体的课题作业。

步骤二：确定某一方案为基础，选择进行材料变换。

       题目一：材料“形”的变换

               1）用面和体重构线的稳定的正多面体；

               2）用线和体重构面的稳定的正多面体；

               3）用线和面重构体的稳定的正多面体。

l 用线、面、体重构稳定的正多面体

       题目二：材料变换

               1）用金属和塑料重构木材的稳定的正多面体；

               2）用木材和塑料重构金属的稳定的正多面体；

               3）用木材和金属重构塑料的稳定的正多面体。

l 选择一件具有典型材料特征的产品

用其它材料置换，并重新设计该产品。

课题的评价标准

思维过程是否科学；

是否发挥出了所选用材料本身的性质，材料特征；

是否应用所选用材料最合理的结构形式；

方便的大批量加工成型的可能性，加工简单，工序简化，方便性与经济性；

系统评价即综合性能是否最优。

   通过材料变换练习，对现有的造型基础教学中“不确定”的运用材料，变成有目的有要求的进行，通过这样的教学，提高了学生的兴趣，同时也将感性的认识材料向理性的分析、比较与使用材料转变，为设计工程类的课程打下一个基础，更为重要的是通过材料变换课题的训练掌握了一整套从材料入手进行发现问题，分析问题，解决问题的系统的设计思维方法。