頭盔設計的創新技法研究

[ 摘 要 ] 本文將從設計要素的角度， 結合實例， 探討“形態模仿” 、“材料替代” 、“功能組合” 、“技術移植”等幾種創新技法在頭盔設計中的應用，為頭盔設計者提供新思路和新方法。

[ 關鍵詞 ] 頭盔設計 創新技法 設計要素 仿生設計

頭盔是個體防護救生的重要工具，廣泛應用于交通、航天、體育、建筑、礦山等領域，對保障生命安全和競技水平發揮有著直接或間接的作用。頭盔的設計需要考慮安全性、舒適性、通風性、造型美觀性等多方面內容。傳統方法設計的頭盔，存在著欠缺舒適性、造型保守單一等問題，制約著產品性能和質量的提高。本文將利用創新設計方法，從頭盔的形態、材料、技術、功能等幾個設計要素著手，運用仿生設計、替代設計、移植設計和組合設計幾種創新技法，對頭盔的創新設計進行探討。

一、仿生設計

仿生設計是模仿設計的一種，它是以自然界為模仿對象并從中獲取靈感。模仿的對象主要是自然物的結構和形態。自然物不僅有形態上的美感，又有機能的實用性，可啟發人類在設計上的許多構思。設計者在模擬生物有機體時，應加以概括、提煉、強化、變形、轉換、組合，從而使設計源于自然，超越自然。

1.形態仿生

模仿生物形態的設計是仿生設計的主要內容，強調對生物形態美感特征的表現。在頭盔的形態設計中，通過塑造力量感和速度感來傳達其運動特質。借助仿生設計，可以從自然物的形態特征中提煉出設計語言來表達頭盔造型的運動感。

例如，圖1是大馬哈魚頭盔，1994年問世時曾引起了不小的轟動。頭盔模仿大馬哈魚的外形，額頭氣孔里有兩顆尖牙，頭盔頂部還有一魚翅，其流暢的線條形成了內斂、緊湊、敏捷的動勢。

可見，形態上的融合是產品概念產生的基礎。巧妙選擇形象并運用象征或隱喻的手法，讓人產生聯想，達到形意結合的效果。

此外，模仿設計也不僅限于對生物形態的模仿，我們可以把模仿的對象延伸至建筑、服裝、文學、歷史等甚至更為廣泛的領域。

例如圖2，模仿F100“超佩刀”戰斗機的頭盔呈幾何造型，多運用直線，前端和尾端的收緊式設計給人以強烈地速度感和力量感，獨特的進氣道讓人感到強大的吸風或排風感。

2.結構仿生

結構仿生設計是通過對自然生物結構特征的認知，結合產品概念與設計目的進行創新，使人工產品即具有結構的合理性，又具有生命力和美感特征。

例如圖3，蜂窩式頭盔獲得了德國紅點設計大獎。該頭盔采用蜂房結構，經計算證明，蜂房的特殊結構具有同樣體積下最省料的特點，容量大，強度高，透氣性好。

二、材料替代設計

替代設計就是在產品設計開發中，用某一事物替代另一事物的設計。材料替代是替代設計方法的主要內容。

頭盔材料是保證頭盔安全性的重要方面。頭盔外殼在撞擊時起著承受、分散沖擊力的作用，應采用質地堅硬、耐用、能較多吸收沖擊能量的材料。

現有頭盔外殼材料通常有ABS塑料、聚碳酸酯、玻璃鋼、碳纖維增強塑料、Kevlar增強塑料等。

ABS塑料具有光澤度高，易著色，耐熱性、耐磨性、沖擊性能好的特點。采用ABS塑料做頭盔外殼，色澤鮮艷，堅固耐用，多用于兒童或女性頭盔的設計。

聚碳酸酯密度小，沖擊韌性好，但價位較高，耐磨性較差。

玻璃鋼是玻璃纖維與熱固性樹脂合成的復合材料，是頭盔的主要材料之一。它密度小，強度高，耐腐蝕，尺寸精度高，但加工較難，剛性差。

碳纖維增強塑料性能優于玻璃鋼，低密度，高強度，耐磨，耐沖擊性好，用其制作的頭盔外殼重量輕，結實耐用。F1車手采用的新頭盔材料就是目前價格最昂貴的碳纖維增強塑料。

Kevlar是一種高強度的人造纖維，與環氧樹脂結合組成復合物，具有很高的強度，耐沖擊性強于碳纖維增強塑料，抗疲勞性優于玻璃鋼，減震性好，且質量非常輕。

由以上列舉的頭盔材料可見，頭盔材料的選用多注重質量輕，耐沖擊性和著色性，這幾個衡量指標直接影響到佩戴舒適性、安全性以及外形的美觀性，是使用者最關注的幾個方面。此外，設計師還應綜合考慮材料的成本、加工性等。設計師應關注材料科技的新成果，挖掘材料在設計中的潛力，有意識地運用新材料來創造新產品。

三、技術移植設計

技術移植設計是指沿用已有的技術成果，如概念、原理、方法等，進行新的目的下的再創造，是技術發明過程中一種最有效、最簡單而又最經濟的創造技法。在具體實施中往往是根據需求，將技術中最核心、最具價值的部分巧妙地移植到其他事物中去。

Reevu后視頭盔就是利用技術移植創造技法而獲得的。摩托車的事故率很高，通常危險并不在你的前方等，而是來自于后面。然而普通的后視鏡存在著很多問題，如方位的偏差、振動，尤其是阻擋物的干擾，造成駕駛者對身后的道路狀況辨認不清，存在著潛在的危險。Reevu公司運用傳統的鏡面反射原理解決了這個問題，使得駕駛者可以輕松地獲得了廣闊的后方視野，如圖4。

四、功能組合設計

功能是產品的功效與作用，是產品的第一要素和價值體現。功能組合創造技法是指按照一定的使用目標，把兩種或兩種以上的功能巧妙、合理地糅合在一個產品中，獲得具有統一整體性功能事物的方法。

例如，摩托羅拉推出了一款多功能頭盔，如圖5。頭盔的左側配有藍牙耳機及麥克風，駕駛者在騎行過程就可安全方便地操控它的全部功能，讓用戶的雙手解放出來，不必擔心突如其來的電話了。并且，麥克風采用了先進的降噪技術，即使在高速路中快速行駛，它也可以把風聲及環境噪聲降至最低，以獲得良好的通話質量。

對于功能組合設計，要避免對功能進行簡單的疊加。多功能在一定程度上具有促銷作用，但功能的增加會使產品變得復雜，有時形式美將大打折扣，甚至會造成各個子功能的削弱。因此，設計師需要細心發現用戶的潛在需求，讓新功能成為產品的恰當補充，以提升產品的使用價值和文化價值。

總之，創新是推動設計向前發展的不竭源泉，也是設計的根本。深入認識和掌握針對設計要素的創新技法，有助于把握設計創新的方向、規律和細節。從各角度進行突破、變革和創造，并對其加以協調和整合，創造出安全、舒適、美觀、實用的頭盔，給使用者帶來全新的體驗。

參考文獻:

[1]李鋒等:從構成走向產品設計[M].北京:中國建筑工業出版社，2005.6

[2]于帆等:仿生造型設計[M].武漢:華中科技大學出版社，2005.11

[3]http://www.freebike.net/bbs/view.php?id=8639

[4]http://hi.baidu.com/madesign/blog/item/ea16c8fc4d0d30fdfc037fac.html

[5]http://zhidao.baidu.com/question/24962516.html?si=9

[6]http://hi.baidu.com/tyg1/blog/item/c5c5f624e53a1a338644f965.html

[7]http://it.sohu.com/20040915/n222053075.shtml

[8]王煒:產品創新移植技法[J].杭州科技雙月刊，1999.3