产品设计中材料的选择与开发.ppt

产品设计中材料的选择与开发1设计材料的选用1．2影响材料选择的基本因素(3)外观
产品的外观在一定程度上受其可见表面的影响，并受材料所能允许的制造结构形式的影响，因此，外观也是材料选择应考虑的一个重要因素。就产品的表面效果来看，材料还影响着表面的自然光泽、反射率与纹理，影响着所采用的表面装饰材料和方式，影响着装饰的外观效果和在使用期限内的老化程度与速度。至于造型所采取的制造工艺与手段，如浇铸、模铸、冲压、弯折或切削等也在很大程度上依赖于所采用的材料。

(4)安全性
安全是最基本的因素。材料的选择应按照有关的标准选用，并充分考虑各种可能预见的危险。例如医院的某些电疗设备中与病人接触的部位，其表面应选择绝缘且抗静电的材料；在设备较暴露的位置若配置普通的平板玻璃，就易于碰撞碎裂而造成人身伤亡；在设备内部若选用易于泛潮的塑料轴承，就会因隐匿着腐蚀的危险性造成质量恶化而导致至关重要的控制件失灵。(5)控制件
控制件对材料的选择也有其特殊的需求。例如，操纵键盘的材料应具有恰当的接触摩擦性和冲击回弹性，以保证可靠操作和手感舒适；用作控制面板的材料应选择反射率较低并易于在其表面形成图样符号或易于贴附图样符号的材料制作，以减少眩光和便于指示控制动作。

(6)抗腐蚀性
抗腐蚀性是材料选择的另一个重要准则，因为它影响着产品的操作、外观、寿命和维护。在直接涉及人身安全的场合，则必须通过材料的选择来防止危险的腐蚀。例如，为了保证维修、测试、操作过程的安全，对设备中必须具备的升降机或其他必须保证生命安全为主的设备，其材料的选择就应该以保证安全为前提。(7)市场

设计者必须对未来可能使用自己所设计产品的消费者进行调研。如果可能，应尽量使自己的产品达到或超出消费者所期望的程度。对于材料，要考虑到消费者的态度往往受他所接触的各类产品的影响。有时消费者所期望的材料也许恰恰是设计者并不准备采用的。在有些情况下，消费者对某些产品所选用的材料还受到传统习惯的束缚，在一定时间内未必会被消费者接受。当然，这并不等于说产品选用的材料就必须永远停滞在传统的水平上。随着科学技术水平的发展，新材料、新技术的不断出现势在必然。问题在于当我们选择新材料替代传统材料时，如何在造型设计上、在广告宣传上设法让消费者能够更快地适应和接受。2材料工程的发展随着人类文明的进步，面对人类需求在质和量方面的不断增长，对材料品种和性能的要求越来越高，材料科学与工程领域发生着日新月异的变化，主要特征体现在以下几方面。②营造特殊环境，利用极端手段，制备特殊材料，获取特殊性能。例如，在微重力条件下制备超纯晶体材料、特殊自润滑材料、优良磁性材料和超导材料等；在高温、高压条件下合成金刚石、氧化物和非氧化物超硬材料；在快速冷却条件下生产非晶态材料、微晶材料和纳米材料；在自蔓延条件下合成各类金属间化合物、梯度材料；在激光束、电子束、离子束作用下制备各类非平衡材料、实施材料表面改性。③强烈依赖其它高新技术，材料领域成为其它高新技术综合应用的实验地。当今新材料的合成和制备大多在高温、高真空、特殊气氛等非平衡环境中进行。20世纪80年代后期纳米器件(巴基球)的发现就是综合应用激光技术、高真空技术和精细测试技术的范例，发现者因此于1996年获得诺贝尔奖。④经济实力成为制约材料领域发展速度、深度和广度的关键因素。20世纪90年代，美国每年用于材料研制和开发的费用均为数十亿美元；日本、美国，德国、法国等发达国家先后制定了材料资助项目，对新材料研制和开发给予了高度重视。各国都希望材料这块“基石”更加牢固，以便在这块“基石”上建筑更加雄伟的人类文明大厦。3设计材料的开发3．1新材料②根据需要设计新材料，一改以往根据产品功能来选择材料的方式，而是建立一种由料来设计产品的新观念。这种材料设计可以从组成、结构和工艺来实现设计产品的观念。更重要的一点是：一种新材料已经不是只具有某一单一功能，在一定条件下可能具有多种功能，从而使材料为高新技术产品的智能化，微型化提供基础。3．2新材料对产品造型设计的影响和作用②产品外观形象要具有未来性。新材料的使用，不仅对产品外观可以起到新颖美观独特的装饰作用，使设计本身变得更简洁，合理，更具时代感。
③材料在与功能相适应的同时，还要有良好的触觉质感和更好的可操作性。通过新材料的使用，设计应最大限度地赋予产品新的魅力。
④设计应进一步开发传统材料，使之在现代生活中具有新的意义。一般认为，新材料的研究与开发主要包括四方面的内容：
①新材料的发现或研制。
②已知材料新功能、新性质的发现和应用。
①已知材料功能、性质的改善。
④新材料评价技术的开发。材料产业化必须重视如下问题：原料的自然分布，材料的成型与加工性能，材料的可回收率和环境保护。从可持续发展的角度看，最大效益应该是综合考虑上述几方面因素的效益。2