表面处理工艺在产品设计中的应用

5大创意材料之塑料表面处理工艺在产品设计中的应用

对材料的认识是实现产品设计的前提和保证。早在1919年成立的包豪斯学校就十分重视材料及其质感的研究和实际练习。该院的教师伊顿曾经写道:”当学生们陆续发现可以利用各种材料时,他们就能创造出更具有独特材质感的作品。

设计中,除了少数材料所固定的特征以外,大部分的材料都可以通过表面处理的方式来改变产品表面所需的色彩、光泽、肌理等需要。通过改变产品表面的色彩、光泽、纹理、质地等方式,可以直接提高产品的审美功能,从而增加产品的附加值。在产品造型设计中要根据产品的性能、使用环境、材料性质等条件正确选择表面处理工艺与面试材料,使材料的颜色、光泽、肌理及加工工艺特性与产品的形态、功能、工作环境匹配适宜,以获得大方美观的外观效果,给人美的感受。www.dolcn.com

金属材料是金属及其合金的总称。金属表面处理的分类:
(1),表面精加工处理

A,切削和研削
定义:利用刀具或砂轮对金属表面进行加工的工艺。
效果:得到高精度的表面。

B,研磨
定义:是可以达到把金属表面加工成平滑面效果的工艺。
效果:可以得到光面、镜面、梨皮面的效果。

C,表面蚀刻
定义:使用化学酸进行腐蚀而使得金属表面得到的一种斑驳、沧桑装饰效果的加工工艺
原理:用耐药薄膜覆盖整个金属表面,然后用机械或者化学方法除去需要凹下去部分的保护膜,使这部分金属裸露。接着浸入药液中,使裸露的部分溶解而形成凹陷,获得纹样,最后用其他药液去除保护膜。

设计案例分析

产品名称:带塞子的抛光不锈钢容器


设计师: 斯蒂芬.纽拜
设计讲解:这些视觉效果柔和的枕头造型与其坚硬的钢质地形成了强烈的对比。抛光研磨工艺的应用使得这些枕头看起来并不如我们想象的那样坚硬,外观柔和而灵活,简直就像我们平常见到的普通枕头。

产品名称:桌台设计


设计师:罗恩.阿拉德( Aon Arad )
设计讲解:镜面抛光工艺的应用,使得普通的餐桌变得及其生动活泼。想象一下坐在桌子旁吃水果并欣赏桌上风景的情景吧。即使坐在旁边也是一种享受。

产品名称:麦克诺.曼的房子


设计师:山姆.布克斯顿
设计讲解:酸蚀工艺的应用,使得在不锈钢片上加工制作图形不再需要将整片金属全部剪开。该工艺相对于激光切割而言具有相同的加工复杂图形的能力,但成本却低廉的多。

产品名称:BUSLINK PRO2 超高速8G闪存 和 BUSLINK移动电子硬盘


设计师:  BUSLINK(百事灵)
设计讲解:外形设计的创新,磨砂效果的应用使其色彩充满层次和立体感。也使得盘体更具质感。

产品名称:餐具设计


设计讲解:产品采用了表面蚀刻的工艺,使得餐具的表面具有斑驳、沧桑的肌理效果。丰富了设计的细节,使得勺子在满足人们使用的同时,也满足了大家的日益挑剔的视觉要求。
加工过程:首先在金属表面涂上一层沥青。接着将设计好的纹饰在沥青上刻画,将需要腐蚀的部分露出来。下面就可以进行腐蚀了。小型作品一般选择浸入化学酸溶液中进行腐蚀。由于化学酸具有极强的腐蚀性,在操作中一定要注意安全。

 产品名称:眼镜盒


设计师:  林德伯格公司
设计讲解:林德伯格公司为其一款造型简洁独特的眼镜框专门设计了这个眼镜盒。不锈钢材料要具有亚光的效果,可以通过研磨、喷砂和化学处理等工艺达到。在这款设计中,研磨工艺的应用,使得眼镜盒的设计更加朴素,简洁。整个设计的理念在材料、造型和功能之间达到完美的和谐。

产品名称:”ZEN”灯具


设计师:  塞尔希.德维萨.伊.巴杰特(西班牙)
设计讲解:这款灯具显示了”一种神秘的效果”,两个对称灯体采用锌基合金材料铸造成型,灯体采用圆销和销孔结合成一体,金属表面经抛光处理。大大加强了灯具的艺术性。使金属的闪烁和温暖的灯光融合在一起。

产品名称:昂达VX959 MP3


设计讲解:昂达这次一反常态在市场毫无知情而突袭市场,使大家对这款产品更加产生了兴趣。这款VX959依然沿袭了前作VX939质感的全不锈刚拉丝工艺外壳,再配以2.0英寸的大屏幕显得更加大气。金属拉丝处理不但在平面上增添更多凸凹有致的质感,更是使产品闪现cool炫金属光泽.

 (2),表面层改质处理

定义:表面层改质处理是通过化学或者电化学的方法将金属表面转变成金属氧化物或者无机盐覆盖膜的过程。
效果:改变金属表面的颜色、肌理及硬度,提高及金属表面的耐蚀性、耐磨性及着色性。

设计案例分析

产品名称:水壶


设计讲解:设计师对产品采用的铝材料应用了阳极氧化工艺处理,使得水壶得到新鲜氧化膜,具有多孔状结构,使膜层具有极好的吸附性,对各种染料表现出极强的吸附能力,因而再进过一定的工艺处理,就可染上鲜艳的色彩。阳极氧化工艺的应用,使得水壶本身不仅得到了保护,还得到了装饰,增加了产品的附加值。

产品名称:韩国Ramos|蓝魔


设计讲解:Ramos|蓝魔RM-808方形全金属黑色机身,显得非常有气质。硬朗的线条,金属质感,正面采用时尚简约嵌入式高耐磨纳米镜片,采用高科技阳极氧化处理技术,比时下所谓UV亮面喷漆效果要更时尚前卫,彰显华丽贵气。

(3),表面被覆处理

原理:  通过在纪念树表面覆盖一层皮膜,从而改变材料表面的物理化学性质,赋予材料的表面肌理、色彩等。

类别:

A,镀层被覆
定义: 利用各种工艺方法在金属材料的表面覆盖其他金属材料的薄膜,从而提高制品的耐蚀性、耐磨性,并调整产品表面的色泽、光洁度以及肌理特征,以提高制品档次。
缺点:镀层色彩单调,对产品大小形状有所限制。

B, 涂层被覆
定义:在金属材料的表面覆盖以有机物为主体的涂料层的加工工艺,也被称为涂装。
目的:保护作用;装饰作用;特殊作用–隔热、防辐射、杀菌等。
优点:能赋予产品丰富的色彩和肌理。
缺点:涂层会老化和磨损,容易被划伤导致保护膜破损,使底层金属锈蚀。

C, 搪瓷和景泰蓝
原理:用玻璃材质覆盖金属表面,然后在800度左右进行烧制而成。
效果:使金属材料表面坚硬,提高制品的耐蚀性、耐磨性。赋予产品表面宝石般的光泽和艳丽的色彩,具有极强的装饰性。
缺点:脆性高,不耐冲击,在急冷急热或变形冲击下,容易脱落。

D 金银错
定义:又称为错金银。市先秦时代发展起来出来的一种用金银装饰青铜器物表面的工艺。
原理:在青铜器表面铸出或者錾刻出所需要的图案,铭文的凹槽,然后嵌入金银丝、片,捶打牢固,再用蜡石错磨,使嵌入的金银丝、片表面与青铜器的表面光滑过渡,最后用清水和木炭进一步打磨,使表面光泽更加光艳。
特点:青铜和金银的不同色泽互相映衬,图案、铭文透出华丽和典雅。

设计案例分析

产品名称:吉而诺水龙头


设计师:  马西莫.伊奥萨.吉尼
设计讲解:高雅的设计造型,表面装饰性的镀铬层,使得水龙头具有精致细腻如镜面一般的抛光效果。将造型和材料表面效果完美的结合在一起,水流出来的时候,水龙头表面能倒映出水的姿态。

产品名称: 调羹


设计师:  马克.戴伯
设计讲解:科罗斯公司的薄片钢产品质量轻而且具有延展性,这些特点使得它非常适合做书籍的封面。同时具备了审美性和功能性。”调羹”一书的封面使用的是一种新型涂层钢材promica pristine ,钢表面的塑料涂层令其可以进行牙花以及切削加工,另外,塑料表面还让封面具有防污功能。

产品名称:明月椅


设计师: 仓右四郎(日)
设计讲解:该设计像一个闪着光的幻想。设计者通过采用能引起人们好奇心的网状材料和对部件的巧妙使用,在其诗境中的设计中向人们传达了精致的空间感和轻盈感。椅子由9部分镀镍钢丝网焊接而成。,各部分的边缘相交焊接点同时覆盖环氧树脂,底部四边采用钢条加固,以支撑椅子的框架。

 产品名称:弹性回火钢椅


设计师: 罗恩.阿拉德 (Aon Arad)
设计讲解:椅子由四部分组成,造型简单明快,。采用1mm厚的优质钢材组成,钢材经过回火处理,具有良好的韧性,弹性优越,就有强烈的视觉效果。给人华丽、精致和现代感。为了椅子发亮的表面在搬运和使用中不留下滑痕,其表面覆盖有一层塑料膜。

产品名称:功能瓶


设计师: SIGG瑞士AG
设计讲解:SIGG在德语国家中享有70%知名度,其解释耐用的铝质饮料瓶产品已经成为不着设计痕迹的典范作品。针对铝这种有延展性的金属,设计师采用了冲压这个冷加工工艺。瓶的内壁喷涂一层搪瓷,既保证饮料存储的安全,又防止了饮料中的酸对瓶身的腐蚀。最后,对瓶身进行了独具个性的磨砂效果涂层。使
得这个功能瓶更加精制和高档次。

产品名称:景泰蓝


设计讲解:十几年前中学课本里的一篇《景泰蓝的制作》使得中国人对这种传统的工艺品既熟悉又亲切。在中国,景泰蓝,玉器、漆器和牙雕被称为传统工艺美术中的”四大名旦”,但令我们痛心的是这些老祖先们传下来的工艺,至今已是七零八落。多种工艺濒临失传或已经失传。

产品名称:黄铜喇叭


设计师:  BJS电铸
设计讲解:这款设计是采用电铸工艺成型的。大多数的加工方法是通过改变材料的状态来实现最终的造型。而电铸工艺则是通过在模具表面缓慢积淀一层具有一定厚度的金属层来实现造型。该工艺简单,成本相对低廉。另外,该工艺还有一个优点,即沿着模具表面形成的金属镀层厚度十分均匀。

小结

金属材料是现代工业的支柱,金属材料的工艺性能优异,能够按照设计师的构思实现产品的多种造型。广泛应用于工业产品造型设计中,是设计师快速实现设计构思的重要途径。随着科学技术的发展,肯定会有越来越多的处理工艺被发明出来。这些都会对产品设计的发展做出重要影响。


参考书籍
(1),江湘芸,设计材料及加工工艺,北京理工大学出版社,2003
(2),(英)克里斯·莱夫特瑞,欧美工业设计5大材料顶尖创意–金属,上海人民美术出版社,2004
(3),梅尔.拜厄斯,50款产品–设计与材料的革新,中国轻工业出版社
(4),梅尔.拜厄斯,50款椅子–设计与材料的革新,中国轻工业出版社

作者:王婷 麦燕来 (北京理工大学设计艺术学院)