產品設計中折疊結構的分析及價值

折疊結構已經在設計中廣泛使用，設計創新與制造反映了一個國家多門學科的科技水平。隨著折疊結構的不斷創新發展，出現了許多新穎的結構型式。本文對折疊結構進行了詳細的分類，闡述了各型式的功能特點，以及折疊結構為產品設計帶來的功能價值。

關鍵詞：折疊結構；產品設計；多功能；節省空間

折疊結構是生活中很常見的一種結構，它從產生伊始就充當了“多功能”和“空間整理”的角色，將實現多種功能為一體成為了可能。都市的生活、工作和學習較以往任何時候都緊張和忙碌，生活形式也更加的多樣性，特別是在居住空間十分有限的情況下，人們就越來越迫切的需求一種品質精致、功能多樣化的折疊產品。折疊結構的多樣化對產品的一種創新，讓產品更加個性化、人性化，在滿足人們對產品的基本功能要求同時，更加滿足人們的心理和審美等多方面的需求。

什么是折疊結構？

1.什么是折疊結構？

折疊結構[1]（Deployable Structures）是一種用時展開、不用時可折疊收起的結構。

折疊結構具有兩種穩定狀態：完全折疊狀態和完全展開狀態。折疊時，折疊結構一般呈捆狀，體積較小，便于儲存和運輸； 需要時，折疊結構可以展開到工作狀態。在展開（折疊）過程中，構為可變體系，是機構；在完全展開狀態，折疊結構是幾何不變體系，可以承受荷載。折疊結構在航天領域也被稱為可展結構（Deployable Structure），其主要是利用結構的可展開特性，制成在微重力或失重狀態下使用的航天器，如可展天空天、太空電池板、空間伸展臂等[2]。

2.折疊結構的分類

收啟式——“折”的語意

1.軸心式

以一個或多個軸心為折動點的折疊構造，最直觀的物品是折扇，所以軸心式也稱“折扇型”折疊[3]。軸心式是最基本也是應用最多的折疊形式。有同一軸心伸展的結構，如傘、窗戶外的遮陽蓬；也有多個軸心的構造物（不是同一軸心），如維修路燈的市政工程車、工具箱等；還有同一軸心、伸展半徑長度不同的物品；同一方向但可以上下聯動的等等，在折疊童車設計上常常是多種形式的綜合運用。

2. 平行式

平行式是利用幾何學上的平行原理進行折動的折疊構造，典型形象是手風琴，所以平形式也稱“手風琴型”。平行式可分為兩種結構：一種是“伸縮型”，還有一種是“方向型”，結構上是平行的，而在運用時是由方向變化的。

平形式折疊的優點是活動靈活，易產生動感，線形變化豐富，具有律動美。相對軸心結構簡單，造價低廉，廣泛應用在各類產品設計中。不足的是這種結構的物品如不加輔助構件，不宜定向，易搖晃扭損。

組合式——“疊”的語意

1. 重疊式

“疊”的特征是同一種物品在上下或者前后可以相互容納而便于重疊放置，從而節省整體堆放空間。最常見的如疊放在一起的碗碟、椅子（上下重疊）、超市購物車（前后重疊）。圖4中的紙杯、凳子、碗匙都是應用重疊式擺放方式。

2. 套式

通常是由一系列大小不同但形態相同的物品組合在一起，特征是“較大的”完全容納“較小的”。典型產品是俄羅斯傳統玩具——套娃

“套”的另一種形態是滑動式，通過套筒的滑動來調節形體，實現一定的功能或空間的節省。典型代表是望遠鏡、長焦距照相機。

3.卷式

卷式構造可以使物品重復的展開與收攏，從造紙廠出廠的紙張和用于制作服裝的坯布都是“卷”式形態。最典型的產品就是鋼卷尺，其他還應用在諸如電動可伸縮的漁具、消防水管等產品上。最具代表的產品就是名為“線龜”的纏線器，其構造就是采用了“卷”的原理，通過“卷” 電線將分散在工作臺面繼電氣設備后面垂下來的混亂場面收拾干凈。

4.螺旋式

螺旋式結構的家具是通過利用螺旋的結構來實現家具上下或左右方向上的移動來實現折疊的目的。轉椅就是生活中很常見的螺旋式結構家具。

5. 插接式

插接折疊結構是由我國傳統家具的樺結構演變而來，該種結構實現折疊的原理是通過不同大小平面進行插接而實現可載物面積的變化。插接式結構細分又可以分為“嵌合式”和“活動樺式”兩種。

柔性——新材料的使用

1. 充氣型折疊結構

通過充氣的方法將產品立體化，充氣產品在內部氣體放光后會占用極小的空間[4]，其運輸、洗滌和收納都是極其方便的，再加之其較高的強度與使用的耐久性，這些都正好符合了現代人的快節奏、個性化的生活方式。充氣沙發就是最典型的例子。

2.材料變形實現折疊

利用材料變形來實現產品折疊的設計是伴隨著新材料在設計中的應用而發展起來的。該種形式的產品折疊方式主要是依靠材料自身的塑性、易折疊性等特性。市面上有一種折疊水壺就是利用了這種形式的折疊，沒有水的狀態下可以將其卷起來僅占很小的空間；當向水杯內裝水時，折疊起來的部分會自動的展開成一個瓶形。這種結構同時滿足了人們的心理需求和功能需求。

折疊結構的功能價值及應用

當今社會，人口越來越多，人們的生活水平不斷提高提高，產品設計越來越受到社會和人們的關注。人們對于產品設計的要求越來越高，不僅滿足功能的需求，更追求產品在其心靈上的寄托，這使產品設計師在設計產品的功能時還需要考慮空間的節約和材料的合理利用。結構設計是產品設計的精髓，產品有了好的結構，才能有好的設計。好的結構設計要能給用戶帶來使用上的便捷，空間上的節省，造型上的獨特等優勢。折疊結構便在結構設計中脫穎而出，成為解決功能和造型空間上統一的辦法之一。近幾年，節約型設計，綠色設計等等設計風潮席卷我國設計行業，設計師也越來越多的關注折疊結構，通過折疊結構在產品上的應用，達到產品的結構合理化、造型美觀化、空間節約化、功能多樣化、材料節省化等目的。使用折疊結構，不僅滿足了人們對于產品設計功能上的需求，減少產品的空間浪費，使產品實現一物多用的目的。多功能的使用方式，可以帶給人更多的樂趣。同時，還能在儲存、運輸上給人們更多的便利，低碳環保，省時省力，低倉儲及運輸成本，可避免不必要的資金再投入而造成的浪費。折疊結構還可以和產品外觀設計相結合，在產品造型上進行改良和創新，帶給人們精神上的享受[5]。

近現代設計中，折疊結構在產品設計中占有越來越重要的地位，未來折疊結構在產品設計中的使用將會使產品更加具有個性化、自明性，賦予產品更多的意味，增加產品的趣味性。相信在不久的將來，折疊房屋、折疊汽車等產品設計將不再是夢，人們生活中的各種常用物品，都可以應用折疊結構，從而給人們的生活帶來更大的便利。

結束語

簡約本是一種風格但更加是一種潮流，而折疊是診釋簡約的一種獨特方式。

時下消費者越來越注重強調自我、追求個性，傳統的產品設計形式已不能滿足年輕人的需求。這就要求今后產品的功能和款式更貼近現實生活的需求，符合日益強烈的生活內容需求和個性審美需求，體現功能多樣化的產品設計趨勢。在現代產品設計中折疊結構的應用是我們獲取空間、追求功能多樣化和體現個性化的最佳選擇。

參考文獻：

[1]折疊結構——百度百科[OL]

http：//baike.baidu.com/link？url=80Fw8a-3LTZpLZxbHeBsmzW1kE1u5rNhAnUzOEBAeVRDMgsWSg66ysoV7EKP7dT86-Y1T6R3lrzhODnKtBzFha

[2]顏衛亨，計飛翔，張茂功，折疊結構體系及類型[J].建筑科學與工程學報，2006

[3] 葉丹 姜威，折疊結構的形式及設計要素[C].國際工業設計教育研討會論文集，2007

[4]張鵬飛，小空間、大創造現代折疊家具結構設計研究[D].華東理工大學論文，2011

[5]顧小平，醫療器械中折疊結構的運用與研究[D].湖北工業大學論文，2010

（作者單位：沈陽航空航天大學設計藝術學院）

作者簡介：李海濤（1987.4.25-）男，漢族，沈陽航空航天大學設計藝術學院研究生，研究方向：工業設計。

鐘媛（1989.9.1-）女，蒙古族，沈陽航空航天大學設計藝術學院研究生，研究方向：工業設計。