Ушакова И.В. СЕКЦИЯ "Промышленный дизайн"

[Кулешова А.И.]

УДК 378.14

Ушакова И.В., канд. техн. наук, доц. (Россия, г. Тула, Тульский государственный университет)
Ushakova I.V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor (Tula, Tula State University, Russia)

МАТЕРИАЛЫ В СОВРЕМЕННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИЗДЕЛИЯХ
MATERIALS IN MODERN INDUSTRIAL PRODUCTS

Аннотация: Рассмотрены задачи правильного выбора материала, обладающего заданным комплексом свойств и использования его при проектировании в промышленном дизайне
Ключевые слова: промышленный дизайн, материаловедение, материалы, анализ, проектирование.
Abstract: The problems of the correct choice of a material with a given set of properties and its use in the design of industrial design are considered
Key words: industrial design, materials science, materials, analysis, design.

Развитие материальной базы в современной промышленности имеет большое значение. В настоящее время множество наименований различных материалов применяется при создании промышленного оборудования, бытовых приборов, мебели, а также использование отделочных лакокрасочных и пластмассовых органических материалов. «Материаловедение в промышленном дизайне» - одна из дисциплин, определяющая качество подготовки дизайнеров в этой области. Знания, полученные в процессе обучения, должны помогать дизайнеру, при проектировании изделий, эффективно использовать различные материалы при соблюдении требований материалоемкости, компактности, безопасности и экономичности. При создании новой вещи, необходима не только информированность о существующих материалах, но и знания о способах получения материалов, о влиянии внешних факторов на свойства материала и умение использовать новые современные материалы для выполнения проектных работ.
Задачами освоения дисциплины являются: формирование навыков правильного выбора материала, обладающего необходимыми свойствами, его рационального использования, связанного с экономией материала для уменьшения массы машин и приборов, создания качественно новых промышленных изделий. Таким образом, дизайнеру необходимо знать: номенклатуру основных традиционных материалов; их технические характеристики; использовать современные инновационные материалы, способные эффективно заменить существующие; осуществлять поиск наиболее рациональных вариантов конструкционных и отделочных материалов; владеть методикой выбора материалов с соблюдением требований материалоемкости, компактности, безопасности, экономичности при проектировании объектов промышленного дизайна.
Цель проектирования - это создание удобных и безопасных объектов, отличающихся не только комфортностью, но и современным дизайнерским решением, многофункциональностью, компактностью, доступностью и ценами. Поэтому дизайнеру необходимо все знать о составе, строении и свойствах применяемых материалов и закономерностях их изменений при внешних физических и химических воздействиях.
Известные свойства материалов - физические, механические, электрические, технологические, потребительские, характеризуют функциональную пригодность материалов в изделии, позволяют судить об их технологичности при применении в производстве.
Физические свойства определяются стандартными методами, характеризуют агрегатное состояние и способность материалов взаимодействовать с потоками различных излучений и масс. К агрегатным состояниям материалов относятся такие виды физических свойств, как температура, плотность. Материалы и вещества могут взаимодействовать с воздухом, газом, паром, водой, что характеризует их отражательную способность, проницаемость и поглощение, теплопроводность, звукопоглощение и звукопроницаемость.
К технологическим свойствам материалов относят литье, штамповку, обработку давлением, резание, сварку.
Упругость, эластичность, пластичность, жесткость, хрупкость, твердость и вязкость определяют механические свойства материала.
Существенное значение имеют потребительские свойства материала, характеризующие возможность их использования в условиях эксплуатации.
По химической основе различают материалы металлические (черные и цветные) и неметаллические. Черные металлы - это железо и сплавы на его основе, стали и чугуны. Цветные металлы - алюминий, медь, магний, титан имеют большое промышленное значение, что делает их необходимыми.
Неметаллические материалы: пластмассы, керамика, резина и др. занимают в промышленности значительное место, и их применение развивается быстрыми темпами.
Изучение дисциплины «Материаловедение в промышленном дизайне» формирует навыки правильного выбора материала, обладающего заданными свойствами и успешного его применения. В процессе освоения дисциплины выполняется курсовая работа, в которой студенты, используя полученные знания, применяют их при проектировании. В качестве исходного материала для выполнения курсовой работы можно использовать проектируемое изделие, используемое студентами в рамках дисциплины «Проектирование в промышленном дизайне».
Курсовая работа состоит из заданий.
1. Проведение анализа деталей, входящих в состав проектируемого изделия.
2. Изучение существующих материалов, входящих в состав деталей.
3. Подбор материалов для деталей в изделии.
4. Обоснование выбора материалов.
5. Характеристики и свойства выбранных материалов.
6. Область применения материалов.
7. Анализ соответствия выбранных материалов проектируемому изделию.
Объектами могут быть любые промышленные изделия, бытовые приборы, средства транспорта, предметы мебели и т.д. Например, электрический чайник, утюг, велосипед, самокат, пылесос, мебель для кафе, кухни и др. Какие бы объекты не выбрали, существуют общие вопросы для выявления потребительских качеств и, следовательно, общие вопросы для проведения анализа.
На первом этапе, необходимо, подробно проанализировать материалы, используемые в деталях проектируемого изделия. При работе с аналогами, рассматриваются и анализируются материалы в различных подобных деталях. И, наконец, проводится выбор и обоснование материала, обладающего необходимым комплексом свойств. Выбор материалов огромен, поэтому, очень важно выбрать из множества вариантов тот, который будет отвечать всем требованиям, быть надежным, долговечным и красивым.
Таким образом, прежде, чем подобрать материал, из которого можно изготовить данные детали изделия, необходимо провести анализ того материала, который уже используется, его отрицательные и положительные стороны. Провести функциональный, конструктивный анализы соответствия новых материалов.
При выборе делается акцент на предполагаемую область применения, технические требования, описания особенностей конструкции, внешний вид, соответствующий среде использования и удобство применения. Необходимо при рассмотрении аналогов подбирать их по классам. Если исследуемый объект относится к определенному классу, то и аналоги должны ему соответствовать. У проектируемого объекта и аналога должно быть множество объединяющих их параметров, например, вместимость, мощность, вес, габариты и др., и именно такой анализ будет иметь наилучший результат. Такая предварительная работа дает возможность оценить более точно качества анализируемых изделий и используемые в деталях материалы. Ко всем применяемым материалам при выборе предъявляются высокие требования: по срокам эксплуатации, экологическим и эргономическим показателям.
Поэтому, в процессе анализа, необходимо сопоставить возможные варианты решения соответствия материала заданным условиям применения. Так при оценке используемого материала важным является его функциональное соответствие выполняемой задаче. Например, при проведении анализа электрического чайника, необходимо, обратить внимание на подбор материала корпуса, так как он непосредственно соприкасается с человеком и существенно влияет на функционирование этого изделия. Конструктивное решение соответствия материала также имеет существенное значение. Так нежелательно использовать материал, который хотя и работает, но не так успешно, как если бы взяли другой. Например, чайник с корпусом из металла значительно тяжелее, чем чайник, выполненный из пластмассы. Но чайники из нержавеющей стали долговечнее, прочнее, металл не вступает в контакт с кипящей водой, и кипяченая в них вода не приобретает никакого дополнительного вкуса. Чайники из пластикового корпуса, хотя и дешевле, но пластик может выделять в воду вредные вещества. Стеклянный корпус чайника более безопасный, но стекло - материал хрупкий.
Разные материалы могут обрабатываться многими способами и важно оценить, насколько удачен используемый прием обработки. Любое объект проектирования может быть технологичным и не технологичным. Поэтому необходимо разобраться, какие изменения, с применением новых материалов в форме предмета, вызывают дополнительные операции. Например, применение ручного труда значительно усложняет технологический процесс.
После проведения обширного анализа объекта, необходимо снова просмотреть все результаты, сделанные в ходе анализа для окончательного вывода, что дает полезные результаты и появится большая взаимосвязь между всеми разделами анализа.
Пример проведения анализа распространенного транспортного средства, как велосипед. В мире существует множество аналогов велосипедов и для его изготовления используют различные технологии и материалы. Чтобы повысить функциональные, эргономические и технологические свойства велосипеда перед дизайнером ставится задача создать что-то новое, более удобное и эстетичное для потребителя.
В первую очередь необходимо ознакомиться с историей эволюции и формы велосипеда, так как в течение времени, с начала изобретения и до наших дней, постоянно происходили существенные их изменения. Велосипеды улучшали, увеличивали скорость, уменьшали вес и габариты, повышали комфортность, прочность. Появлялись различные виды велосипедов по назначению: спортивные, туристические, шоссейные, зимние, детские е и др.
Большое значение социальной роли велосипеда - это прогулки на велосипеде в парках, на специальных велодорожках, тротуарах, использование его как средство передвижения, чтобы добраться на работу или в магазин. Это незаменимый помощник как средство передвижения и как средство для отдыха и улучшения здоровья. Значительную роль занимает функциональное назначение велосипедов. Они не требуют специальных условий при передвижении, топлива. Не менее значима конструкция и технология изготовления велосипеда. Велосипед состоит из различных составных частей и множества деталей, которые изготавливают из специальных материалов. Для производства велосипедов применяют не только специальные станки и приспособления, а некоторые стадии сборки проводят вручную. Важный этап при производстве велосипедов – это материалы, используемые для изготовления его составных частей. Поэтому необходимо провести подробный анализ каждой детали, входящей в конструкцию и анализ всех используемых материалов. Например, рама - одна из главных частей велосипеда, в основном изготавливается из хромомолибденовой стали и алюминиевых сплавов. Рамы из хромомолибденовой стали наиболее распространенные. Они имеют возможность изгибаться на поворотах, приглушать вибрацию. Алюминиевые рамы имеют лучшие эксплуатационные свойства, более жесткие и легкие, а самое важное лучший ценовой вариант. Если при изготовлении рамы используется магний, то здесь есть такие достоинства, как небольшая масса, необходимая жесткость и недостатки – большая стоимость, подверженность коррозии. Высокая стоимость велосипедных рам, изготовленных из титана, объясняет применение такого материала только для профессионального спорта. В нем совмещаются достоинства стали и алюминия, твердость, легкость, уменьшение вибраций, стойкость к коррозии, а также большой срок эксплуатации. В настоящее время при изготовлении сверхлегких велосипедных рам используют карбон. Рамы из углепластика сочетают большую прочность, надежность и малый вес. Этот композитный материал себя оправдывает при эксплуатации: лучше гасит вибрации, полностью исключает появление коррозии, но производство более сложное и большая цена.
При выборе велосипеда, его конструкция должна быть комфортной и удобной для любого потребителя. Учитывается не только конструкция, но и пропорции, материал и отделка всех элементов. Поэтому, очень важно при проектировании тщательно продумывать и анализировать используемые материалы, так как от материала часто зависят свойства объекта, затраты на его производство.
Прогресс не стоит на месте и, с каждым днем, появляется все больше современных материалов с различными характеристиками, безопасные и экологичные. При проектировании любого изделия должны быть учтены все необходимые требования и заданные функции, соответствующие среде использования и удобные в применении.

Библиографический список

1. Проектирование и моделирование промышленных изделий: Учеб. длявузов / С.А. Васин, А.Ю. Талащук, В.Г. Бандорин, Ю.А. Грабовенко, Л.А. Морозова, В.А. Редько; Под ред. С.А. Васина, А.Ю. Талащука. – М.: Машиностроение – 1, 2004 – 692 с. — ISBN 5-94275-127-7
2. Проектирование в промышленном дизайне: учебно-метод. пособие/ В.Г.Бандорин, О.В.,Ильина, ГОУВПО СПбГТУРП. – СПб./2008.-21с.
3. Херлихи Д. История велосипеда. – Книга, 2011. – 504 с.
4. Марсель Ретиг, Дарья Ефименко. Роль велосипедов в изменении системы городского транспорта. – Журнакл, 2014. – 104 с.
5. https://velojournal.net/kak-delayut-kar ... velosipedy