淺談材料與工藝在產品設計課程中的重要性

在產品外觀設計中，造型優美的形態，豐富的色彩表現，強大的功能設置都需要完美地落地實現，這就離不開生產與制造。在產品設計課程中，材料與工藝課程一直是重要的核心課程之一，但由于課程偏向理論和工科，許多院校對這門課程并不重視，甚者砍減課時。對此，本人在此淺談材料與工藝課程對產品設計工業設計的重要性。

首先，在產品設計中材料課從五大材料講起，他們分別是：木材、塑料、玻璃、金屬和陶瓷，還會配合講授橡膠、石材和新材料等等。每一種材料都有其自身的特征，這里不光需要了解的是材料本身的特點，還會涉及到資源的問題。地球并不是一個取之不盡用之不竭的材料庫，認識到資源問題，能夠在學習階段就讓學生產生綠色環保意識，這對設計師十分重要！例如：木材。木材是能夠次級生長的植物，所形成的木質化組織。這些植物在初生生長結束后，根莖中的維管形成層開始活動，向外發展出韌皮，向內發展出木材。木材是維管形成層向內的發展出植物組織的統稱，包括木質部和薄壁射線。都說木材是活的，正是了解到木頭的內部組織，類似像細胞，無論有無根莖，都會因為外界的水分，光照等因素而產生變化。同時還需要了解木材的結構，以及它的缺陷，物理性質，含水率，脹縮性，力學性質等等，了解木材的應用，在不同的領域，木材的選擇和應用區別較大。在我國，東北的大小興安嶺和長白山地，是我國最大的天然林區;西南橫斷山區是我國第二大天然林區;東南部的臺灣、福建、江西等省山區，以人工林、次生林為主。我國人均木材的占有量偏少，而我國作為發展中國家對木材的吞吐量巨大，因此每年不得不大量依賴進口，據調查，我國的木材吞吐量居世界之首。中國是全球木材需求大國，從2003年起就每年以百分之十的速度增長著，每年不得不從全球進口大量木材以滿足國內發展需求。中國的木材進口也面臨一大缺口，各大木材出口國都限制了木材的砍伐和出口量，這無形之中有增加了中國木材需求對木材價格的影響。

木材加工工藝技術包括木材切削、木材干燥、木材膠合、木材表面裝飾等基本加工技術，以及木材保護、木材改性等功能處理技術。切削有鋸、刨、銑、鉆、砂磨等方法。由于木材組織、紋理等的影響，切削的方法與其他材料有所不同。木材膠粘粘合劑，膠合技術的出現與發展，是木材加工技術水平提高的主要因素，也是再造木材和改良木材的運用。木材表面會涂飾一層油類或者漆類，以保護為主，現在多用于裝飾，實際上任何表面裝飾都兼有保護作用。

其次塑料，一個如雷貫耳的名稱。塑料是以單體為原料，通過加聚或縮聚反應聚合而成的高分子化合物，俗稱塑料或是樹脂，可以自由改變成分及形體樣式，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成。塑料的主要成分是樹脂。樹脂這一名詞最初是由動植物分泌出的脂質而得名。樹脂是指尚未和各種添加劑混合的高分子化合物。樹脂約占塑料總重量的40%～100%。所謂塑料，其實它是合成樹脂中的一種，形狀跟天然樹脂中的松樹脂相似，經過化學手段進行人工合成，而被稱之為塑料。所以塑料是一種合成物，種類繁多，加工工藝較多。

塑料這一材料是講授材料與工藝課程中極為重要的一環。生活之中有太多的塑料制品，哪些成人可以食用，哪些嬰兒可以食用，哪些可以循環，哪些不能再次使用。大多數塑料質輕，化學性穩定，不會銹蝕;耐沖擊性好;具有較好的透明性和耐磨耗性;絕緣性好，導熱性低;一般成型性、著色性好，加工成本低。塑料可區分為熱固性與熱塑性兩種類型，前者無法重新塑造使用，后者可以再重復生產。

任何材料有其優缺點，塑料的優點是抗腐蝕能力強，制造成本低，耐用、防水、質量輕，絕緣。但缺點也是明顯的：回收利用十分困難，塑料容易燃燒，燃燒時產生有毒氣體。例如，聚苯乙烯，燃燒時產生甲苯，這種物質少量會導致失明，吸入有嘔吐等癥狀。PVC，燃燒也會產生氯化氫有毒氣體。除了燃燒，就是高溫環境，會導致塑料分解出有毒成分。同時，塑料是由石油煉制的產品制成的，石油資源卻是有限的，并不是可再生能源。塑料埋在地底下幾百年、幾千年甚至幾萬年也不會腐爛。由于人們過度使用塑料制品，很多無法自然降解，這樣的垃圾已經成為人類環境的敵人。許許多多生物都因誤食塑料制品而導致死亡或是滅絕。

塑料的加工工藝繁多復雜。將各種形態的塑料（粉、粒料、溶液或分散體）制成所需形狀的制品或坯件。成型的方法多達三十幾種。它的選擇主要決定于塑料的類型（熱塑性還是熱固性）、起始形態以及制品的外形和尺寸。加工熱塑性塑料常用的方法有擠出、注射成型、壓延、吹塑和熱成型等，加工熱固性塑料一般采用模壓、傳遞模塑，也用注射成型。層壓、模壓和熱成型是使塑料在平面上成型。上述塑料加工的方法，均可用于橡膠加工。塑料加工所用的原料，除聚合物外，一般還要加入各種塑料助劑（如穩定劑、增塑劑、著色劑、潤滑劑、增強劑和填料等），以改善成型工藝和制品的使用性能或降低制品的成本。

產品設計本就是設計我們生活的環境以及環境中的點點滴滴。以上兩個材料案例十分具有代表性，是我們生活生產工作中不可缺少的材料類型，與我們的生活息息相關。另外還有金屬、陶瓷、玻璃等材料，同樣與我們的環境關系密切。

材料與加工工藝課程雖然從內容上，較多的知識點比較枯燥乏味，但是產品設計不光需要的是優美的外觀造型，市場占有率等強烈的設計意識，更應該在學習設計技能的同時，認識到事物的本質，特別是對生存環境的憂患意識。學習材料和加工工藝，不僅是為認識基礎的材料特性和相關加工工藝，同時還需要學習和認識，新材料、新工藝和新形勢，這些都會給我們的未來生活帶來新的變革新的啟發。