工业设计必备材料手册

作者简介

罗布·汤普森 英国设计材料与工艺领域专家，任教于伦敦中央圣马丁艺术与设计学院，同时也是创意资源实验室的联合创始人。他曾在诺基亚、松下、宝洁等公司担任设计师，在材料与产品开发方面屡获殊荣。 马丁·汤普森 其广告摄影曾获英国设计与艺术指导协会(D&AD)“黄铅笔奖”、广告活动出版奖(Campaign Press)One Show“金铅笔”奖和英国狮奖。曾参与设计的品牌项目包括沃尔沃、塞恩斯伯里、大众、丰田,沙伍德和芝华士威士忌等。

内容简介

如何使用本书 本书所提供的知识能帮助设计师打好基础，为作品选出最适合的材质。找到正确的材质不仅能让设计成果更佳，同时也能减少需耗损的能源与可能产生的废料。书中有丰富多样的材质数据，可让设计师拥有无限的可能，探究最成功的材质使用经验。 本书分为六章，每章代表一种材质：第一部分为金属、第二部分为塑胶、第三部分为木材、第四部分为植物、第五部分为动物、第六部分为矿物。每一章里面提到的材质按照材质最常见的产业分类探究，共有98个区块，谈及上百种材质，并加上精彩的应用实例与美丽的设计展示，为读者示范各材质的性能与设计面的无限可能。 为了帮助读者选择材质，本书加入了各材质的兼容性等相关注意事项，包括制作过程以及与其他材质搭配时的兼容性。这些信息在做设计案的过程中当然有无数种应用方法，本书挑选的范例会展现该材质独一无二的特性与特征，这只是设计案的起点，因为该材质要如何应用在项目上，最终仍取决于要制作的形状、数量、成本、可用性和其他各式各样的因素。 某些材质原本的表面光滑度就足以符合设计案的要求，比如离聚物的光泽度、阳极氧化铝着色、自洁净混凝土等，而使用其他材质时则需要再做表面处理来保护媒介。若能熟悉这些材质的表面质感、触感与实际状况，可提升设计案的广度。书中将提供每种材质需要考虑的面向与示范案例，比如该材质与其他材质间的兼容性以及未来回收的可能性。 目前设计和技术都在不断进步，因此某些材质在使用寿命终结后，仍然能保留其珍贵价值。由于法律的规范或是巧妙的设计施工等原因，现在已经不难见到某些材质能够不断在同样的应用范围内重复使用，将资源集中起来避免制造污染，我们可以让这个循环更有效率，也更符合可持续发展。本书提供的处理方法有助于读者做出相关的决策，尽可能在做设计和避免浪费之间保持平衡。 介绍 定义每种材质，讨论这些材质与设计、建筑、时尚等各领域的关联，并针对现有潮流与未来趋势提供深入的剖析。我们对材质的认识大多是受到历史和场景的影响，也会被材质的物理特性所拘束，本书的内容将会进一步延伸讨论该材质在现代与未来的应用方式。 章节 本书六个章节是依材质的种类分类，并按照颜色制作索引以便查找：第一部分为金属（蓝灰色）、第二部分为塑胶（蓝绿色）、第三部分为木材（绿色）、第四部分为植物（芥末黄）、第五部分为动物（橘色）、第六部分为矿物（红色）。 【左上】 材质 本书的内容丰富，不仅介绍各材质，还辅以技术信息，结合丰富的图片，搭配材料科学上高度可行的方法。借由供应商与技术工程师的合作，将每种材质的技术概论视觉化，让这些资料更容易了解。 【右上】 视觉词汇 通过本书示范的完成案例，能展现每种材质最佳的一面，书中会附上所有可能相关的颜色、细节与各种最后加工的照片，例如列出各种不同类型的薄版，以便示范设计上各种潜在的可能。 【中左】 内容策划 本书的内容经过仔细筛选，会展示每种材质最有吸引力的性能，例如在聚丙烯章节选择的范例，能展示聚丙烯最让人印象深刻的多样性、强度、可塑性与可回收性。 【中右】 比较分析 本书将比较与每种材质相关的性能，例如强度重量比和密度比，说明在特定情况下为什么某些材质的表现比其他强，同时附上成本、所需能源、取得的便利性与回收百分比，这些信息可以作为设计的引导。 【左下】 技术剖析 本书在介绍材质时，若有必要，会探讨该材质的原子结构、包装和其他性能，以说明该材质的作用方式，此外，也会善用横断面图解，这有助认识在特定情况下该材质将如何建构或解构。 【右下】 专有名词与资源 书后的专有名词列表中包含最重要的流程、技术与原则，这些信息将有助于解释每种材质使用的时机与限制，除此，并附上最佳参考书目和参考网站，方便读者针对特定技术领域获得进一步的知识。 环氧树脂系列包含许多不同类型，包含黏着剂、涂布树脂、铸塑树脂、层压树脂等，除此之外，还有许多不同类型的硬化剂，结合适当的树脂与硬化剂，能够订制树脂的属性。环氧树脂有高黏合强度，而且表面能也够低，能确保在大多数的材料上有良好的覆盖率，加上低收缩力，能确保链接区域不会在固化过程受到干扰，确保形成牢固的接点，这种特质让环氧树脂在大多数情况下，能与其他材料结合使用。 商业类型和用途 环氧树脂可以是单液型或双液型，单液型又称为干燥型或半固体环氧树脂（SsEP），借由加热固化后，硬化剂与环氧树脂预拌后，当温度够高时两者发生反应，因为本身的化学性质，具有非常良好的耐热性，能在高达220℃的环境下作业。 像这种预先混合的环氧树脂可用于制造纤维强化塑料（FRP），称为预浸材（prepreg）。将环氧树脂浸渍到纤维强化材料中，预备复合层压，这种方法可以确保与纤维混合的树脂比例正确，这是实现默认的机械性能必要关键，虽然环氧树脂最常与碳纤维结合使用，但也可以适用于其他几种类型，包括玻璃和芳纶。 作为纤维强化塑料的基质，环氧树脂可以直接与其他热固性树脂竞争，特别是不饱和聚脂树脂，不饱和聚脂树脂价格便宜许多，应用在更多产业，不饱和聚脂树脂每千克约1.5美元至3美元，相较之下，环氧树脂每千克约5美元至20美元，但环氧树脂具有更高热学特性与机械特性，耐水性更高，固化时间更灵活。 收缩率低是成功的关键，不仅可以确保最高黏合强度与尺寸稳定度，并能将透色的可能降至最低，避免表面可以看出添加的纤维。 玻璃纤维强化环氧树脂复合材料能直接与轻量金属合金竞争，也就是铝、镁和钛，用于飞机、赛车和高性能帆船的生产制造，在大规模生产的情况下，环氧树脂限制较多，因为价格较昂贵，生产率低造成复合材料不尽理想，而且，事实上，环氧树脂的废弃物无法回收。 环氧树脂示范了塑料有潜力取代金属，热塑性塑料现在已经实现，依照应用范围的需求，不同的热塑性塑料可用来代替热固性塑料，包括聚酰胺（PA，尼龙），聚醚醚酮和聚丙烯（PP）。与环氧树脂相比，每种热塑性塑料各有其优势与劣势，但其中一个优点是热塑性塑料共有的，那就是仅需通过加热加压就能成型，不需要经过各种的麻烦程序，不会面临固化、挥发性有机物（VOC）、储存或是处理等不同问题。这其实也提供许多可能性，特别是大量生产。 室温固化环氧树脂为双液型，硬化剂与环氧树脂分离处理，这种工法又称为湿式或液体环氧树脂（LER）。有一个小缺点是化学品如果没有依照正确比例使用，其中一项会多出来，进而影响最终的机械特性。由于化学性质不同，液体环氧树脂具有优异的抗化学耐受性，但是耐热性较低，最高约达140℃。 固化过程不需加热，让设计与制造可以有更多可能，混合树脂在硬化前可以浇注、涂漆或铸件，反应速率又称为适用期，会决定树脂操作时间，时间的长短取决于使用硬化剂的控制，可从几秒到几年不等，较长的固化时间可避免大型零件裂开。双液型树脂可用做黏着剂、涂布树脂（水管、包装、垫子产品、车辆、船舶、建筑与室内装潢）、铸塑树脂（模型制作、雕塑、家具和珠宝）。将对象封存在树脂中，多半是因为技术原因或外观装饰，家具设计师或是艺术家会偏好用全透明或带有颜色的半透明树脂；应用在电子产品上，环氧树脂涂层将可提供绝缘防水的外层保护。 聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯树脂可以铸造成类似的对象，价格较不昂贵。P毫米A与环氧树脂机械特性或多或少相等，但两者不同之处在于环氧树脂为热固型，因此具有优异的耐受性，P毫米A硬度够，可抛光，具有出色的透明度（透光率高达92%），抗紫外线耐受性媲美环氧树脂。这些特性让表面质感非常出色。但是另一方面，PU弹性更高（可曲折与拉伸弹性更高），吸收冲击的性能更好，比环氧树脂具有更高的耐磨性，透明度优异，曝晒在紫外线底下不会马上降解，虽然最后还是会发黄。 设计师必备专属手册。 展示 从隐藏的结构到外观，展示出各种材料惊人的可能性。 发现 独一无二的特性，奇妙的兼容性，帮助设计师为作品选出高适配材料。 探寻 多场景应用、全面数据支持，让设计师探究成功的材质使用经验。 ◎海量精彩应用实例、世界知名设计展示。 金属、塑料、木材、植物、动物、矿物 6大类，98 个区块，上百种材料全面囊括 建筑、家居、生活、汽车、时尚单品 海量精彩应用实例、世界知名设计展示 类型、属性、应用范围、竞争材料、成本、兼容性 提供性能与设计结合的无限可能 ◎近400张高清图片设计实例完整呈现。 400张高清图片，还原设计过程，高清图片展现材料性能，给设计师快速成长的无限可能。