新材料与新工艺在工业设计中的应用研究

1. 林逸薇       2. 胡悦

摘要：随着社会经济高速发展，城市化建设速度加快，工业发展也进入新的阶段。在进行工业设计过程中，设计师将新工艺、新材料应用于工业设计中，对于工业设计的发展产生了推动作用。基于此，本文对新金属材料、高分子材料、新玻璃材料、新复合材料在工业设计中的应用，以及快速成型、动态成型、曲线孔仿生电火花、新表面处理、二氧化碳激光切割工艺的具体应用进行分析。

关键词：新材料；新工艺；工业设计

引言：新材料与新工艺是确保工艺设计发展的关键。在实际设计阶段，根据工业发展实际情况，有选择性地应用不同材料与工艺技术完成工艺设计，能够确保工业产品承载更多功能，满足个性化工业设计的需要。而且随着对于工业设计的要求更为严格，相关企业和研究者挖掘更多新材料与新工艺，将其应用于实际工业设计中，可为工业设计发展提供保障。

1. 新材料在工业设计中的应用

工艺与材料在工业设计的过程中能够相互促进，尤其随着各种新型材料与工艺被应用于实际工业设计中，更加推动了工业设计的发展。工业设计的核心为工业产品设计，其中包括美学、社会经济学、文化艺术等相关知识，通过对其进行整合和创新，提升了工业产品设计的功能性与实用性。

1.1新金属材料

新金属材料是新材料中最为常用的一种材料，也是工业设计中不可或缺的材料。根据金属材料特性，可将金属材料分为有色金属、黑色金属两种材料、黑色金属材料包括黑铁合金，通过对黑铁合金进行表面处理，与其他有色金属材料进行搭配，能够制作出更多新型的工艺产品[1]。在将其应用于外观设计时，通过对黑铁合金抛光、切割以及喷砂，能够呈现出想要的产品外观。新金属材料相较于其他材料，灵活性更高，质地柔软，可随意进行弯折，通过外部力量干预能够随意变换形状，满足工业产品的设计要求。而且研究者在设计过程中，还将新金属材料融入晶体结构与聚合物塑料，提高了新金属材料的稳定性，能够更为被广泛应用。

1.2高分子材料

高分子材料是一种新型材料，但是其与传统材料又具有一定相关性。在实际应用时，高分子材料可按照工业产品设计要求呈现不同的基因性能。高分子材料是目前工业领域的热门材料，在应用时设计师利用高分子材料优异的分子性能， 传递产品信息。现今在工业设计中较为常见的材料为Ecoflx和 Ecovio ，二者都是可降解材料，弹性性能优越、耐候性强，被广泛应用于工业产品的外包装中，而且因为材料中含有凝胶物质，能够提升工业产品的质感，提高工业产品的外观价值[2]。

1.3新玻璃材料

新型玻璃材料可分为多个种类，每个种类的玻璃材料都具有不同的用途。现今在工业设计时，普遍将玻璃材料分为超薄玻璃、纳米玻璃以及视觉玻璃三种类型。超薄玻璃材料是一种极为轻薄的材料，被应用于智能设备中的触屏设计中；而纳米玻璃相较于其他两种材料，硬度更强，质感优越，适用于小型精致的工业产品中。而且应用纳米玻璃材料不会留下任何痕迹，整体材料外观较为新颖，能提高工业产品的美感度；视觉玻璃材料顾名思义能够给人强烈的视觉冲击，因其材料结构复杂，层次多样，可通过调节材料结构，产生不同的视觉效果。

1.4新复合材料

新型复合材料是由两种与两种以上材料混合而成的新型材料，可充分发挥多种材料的优势。例如，在进行工业设计时，混合树脂材料与纤维材料，形成一种新型复合材料，整体材料硬度大幅提升。混合后的材料能够承载更大的负荷，而且在树脂和纤维混合后，树脂可以对纤维材料起到保护作用，使材料整体韧性提高。在树脂和纤维混合后，得到的材料虽具有一定刺激性，但也可被广泛应用于工业设计中。

2. 新工艺在工业设计中的应用

新工艺的应用能够为新型材料提供一定辅助，在进行工业设计时，按照材料特性应用不同的成型工艺，充分发挥材料的特性，为工业产品设计提供支撑，达到预期的工艺设计效果，解决工业产品设计难题。

2.1快速成型

快速成型工艺是一种新型工艺手段，该项工艺可拆分成多个工艺步骤。在实际设计时，按照立体印刷、三维打印以及分层制作的顺序完成工业产品设计。快速成型工艺主要是基于逐层堆积的理念，通过对复杂工艺产品设计步骤的拆解，完成三维模型制作。在整个设计过程中，不需要利用各种模具，只需按照产品设计要求，通过排列组合不同的工艺类型，制造工业样品。通常情况下，这种快速成型工艺技术能够被应用于复杂程度较高的零件生产中，其能够通过拆解工艺生产步骤，简化工业产品流程。另外，在进行工艺生产时，利用快速成型工艺还能够实现对CAD模型的修改，完善产品设计信息。

2.2动态成型

动态成型工艺灵活性更高，在进行工艺产品生产过程中，按照工业产品生产步骤，调整生产技术，确保工艺产品设计能够达到相应要求。动态成型工艺可被应用于结合材料的配混过程，通过部分融入整体，获得成型的工艺产品。动态生产技术的应用，能够在一条生产线上完成对不同类型材料的配混。该项技术的技术原理为通过串联的技术设备，按照工艺产品设计步骤，连续对工业原料进行操作，每个设备在应用前比例都已预先调整好，只需按照比例投入原材料，就能完成工艺产品的制作。在设备运行时，能够直接熔断部分材料，确保材料与添加剂完全融合，使材料处于应力控制下，整体材料分布均匀，得到更为优质的产品。

2.3曲线孔仿生电火花

曲线孔仿生电火花工艺的应用具有一定限制，其是工业设计中传统工艺的代表，需要借助组合曲线孔模型完成工业产品设计，该项技术精准度高，能够保证工业产品的使用寿命。但是随着其他新工艺的提出，该项工艺技术只被应用于复杂的空闲曲线孔设计中。现今，该项工艺时常与机器设备配合使用，借助机械设备的工具电极，按照预制轨迹进行工业产品设计，确保工业产品的制造质量。另外，在与仿生机器人配合过程中，该项工艺能够更为精准地控制产品的内部结构，保证产品设计的准确性。

2.4新表面处理工艺

新表面处理工艺主要被应用于处理工业产品的表面。例如，在陶瓷行业应用该项技术时，就通过丝网印刷完成对陶瓷的印制，确保陶瓷产品兼具工艺性和艺术性，表面处理工艺被应用于餐具以及瓷砖等产品中，可满足产品表面的设计要求。而非金属表面处理工艺原理是化学沉积方法，利用镀液的参数，严格按照工艺处理步骤，完成对产品表面单相体结构的处理，确保产品表面具备镀层性。在进行工艺镀层时，整个工艺过程不需要电流参与，整体功耗较小，对环境影响也较小。在处理零件表面时，新表面处理工艺已经被广泛应用于航空、石油、造船等领域中。

2.5二氧化碳激光切割

二氧化碳切割工艺是多项切割工艺的结合，二氧化碳激光切割工艺可被分为气化切割、氧化切割两种方式，在应用该项工艺技术时，需要按照材料的加工步骤和加工要求选定最终的工艺技术。二氧化碳激光切割工艺是一种先进的工艺技术，其能够在保证产品设计质量的同时，确保产品切割的美观性，应用前景广阔。

结语：总而言之，随着当前社会的发展，各项新型工艺与材料被应用于工业产品设计中，不仅推动了工业设计行业稳定发展，还提高了工业设计的质量，为后续工业设计发展提供了材料与技术支持，充分发挥了工业技艺与材料的优势，提升了工业产品的产品性能。

参考文献：

[1]钟雪. 工业设计的新材料与新工艺应用分析 [J]. 造纸装备及材料, 2023, 52 (05): 107-109.

[2]马艳. 新材料与新工艺在工业产品设计中的应用 [J]. 上海包装, 2023, (02): 21-23.

作者简介：姓名：林逸薇 ；性别：女  ； 出生年月：2001年10月 ；籍贯：广东省汕头市 ； 民族：汉族  ；最高学历：本科

姓名：胡悦 ；性别：女  ； 出生年月：2001年8月  ；籍贯：四川省南充市 ； 民族：汉  ；最高学历：本科