Материаловедение в промышленном дизайне краткий курс художественног
..pdfОвладение «языком материала» дает возможность сознательно ис пользовать возможности выразительности материала в качестве системо образующего фактора в формообразовании.
Изложенное выше показывает, насколько тесно переплетены пробле мы создания продуктов дизайна, начиная с «законов красоты» до свойств конкретного материала и технологий его возможной обработки. Только на основе сочетания «дизайн - технология - материал» можно дать ком плексную оценку функциональных и эстетических свойств продукта твор чества дизайнера-профессионала.
1. Общие свойства материалов
1.1. Классификация материалов
Классификация (от лат. classis - разряд, класс и facio - делаю, рас кладываю) - система соподчиненных понятий, используемая как средство для установления связей между объектами (предметами) или группами объектов в какой-либо области знания или деятельности человека. При классификации определяют место объектов в системе, которое указывает на свойства этого объекта.
Различают классификации, отражающие свойства и другие естествен ные или искусственные признаки материалов. В основании «естествен ных» классификаций лежат природно-объективные признаки веществ, предметов и т.д. (например, периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева). В «искусственных» классификациях отражаются при знаки, определяемые как несущественные, или признаки, которые могут быть существенными при решении той или иной научной, научнотехнической, эстетической и других задач. Классификационные признаки могут быть общими или частными, а классификационных систем одних и тех же предметов, веществ, объектов и т.д. может быть несколько. Класси фикация означает начало научного подхода к познанию свойств, признаков и происхождения предметов, веществ и объектов.
Свойство - это характеристика материала, предмета (объекта) на всех стадиях его использования. Простое свойство - свойство материала, кото рое нельзя разделить на другие, более простые свойства. Например, «мас са» или «длина» не могут быть представлены другими, более простыми свойствами. Для большинства простых свойств существуют стандартизи рованные методы их измерений. Сложное свойство материала может быть разделено на менее сложные или простые свойства. Например, «функцио нальность материала», определяемая совокупностью его эксплуатационно технических и технологических свойств.
Свойства материалов можно свести к трем основным классификаци онным блокам: функциональные (которые, в свою очередь, можно разде
лить на общие, эксплутационные, санитарно-гигиенические), эстетиче ские и экономические. Каждая из классификационных групп свойств может рассматриваться как сложное свойство. Переходя от самых сложных свойств к менее сложным, а от них и к самым простым, можно провести классификацию свойств любых материалов. Такую классификацию, на пример, можно представить в виде многоуровневой структуры «дерева
I
Качество
Интеграль-
ное
каче
ство
Уровни обобщенности свойств материала (изделия) |
1 |
|
|||
II |
Ш |
IV |
У |
п-й |
|
|
Технологичность |
|
|
|
|
|
(удобство |
|
|
|
|
|
в производстве и |
|
|
|
|
|
применении) |
|
|
|
|
Функцио- |
Эксплуатационное |
|
|
|
|
нальность |
удобство |
|
|
|
|
|
Общая надежность |
|
|
|
|
|
|
Эстетич |
Геометрия |
! ! |
! |
|
|
|
|
||
|
|
ность |
формы |
|
|
|
|
формы |
Пропор |
|
|
|
|
ции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эстетич |
Светлота |
|
|
|
Эстетичность |
Цветовой |
|
|
|
|
ность |
тон |
|
|
|
|
собственно мате |
|
|
||
|
цвета |
|
|
|
|
|
риала |
|
|
|
|
|
|
Насыщен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ность |
|
|
Эстетич |
|
Эстетичность фактуры |
|
|
|
|
Эстетичность текстуры |
|
|
||
ность |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
Эстетическая |
|
|
|
|
|
сочетаемость |
|
|
|
|
Эстетическая |
с другими материалами |
|
|
|
|
на данном объекте |
|
|
||
|
сочетаемость |
|
|
|
|
Эстетическая
сочетаемость с другими материалами
внутри объекта
Экономииность
Сложные комплексные свойства |
Про |
|
стые |
|
свой |
Рис. 7. Дерево свойств |
ства |
|
свойств» (для удобства восприятия «дерево» изображено в «горизонталь ном положении» рис. 7). Свойства материалов можно подробнее подразде лить на более мелкие группы сложных свойств: физические, механические, химические, биологические, эстетические, экономические, комплексные.
«Дерево свойств» подчиняется главному правилу классификации, на зываемому делением по равному основанию, которое заключается в том, что при делении любого сложного свойства на группу других, менее об щих свойств, классификационный признак, по которому производится де ление, должен быть единым для данной классификационной группы.
Материалы можно классифицировать и по частным признакам: по происхождению (природные или искусственные материалы); по видам продукции (рулонные, штучные и т.д.); по основному исходному сырью (минеральное, органическое); по назначению (конструкционные, конст рукционно-отделочные, декоративно-отделочные и др.); по конкретным областям применения (бытовая техника, строительство, интерьер, экстерь ер, костюм и др.). Классификация материалов и изделий по назначению наиболее удобна, поскольку позволяет сопоставлять варианты возможных решений и выбирать наиболее рациональные.
Все признаки объективны. Однако они не должны сковывать авторов, которые должны исполнять конструктивный и художественный замысел проекта. В ряде случаев следует искать компромиссные решения. Напри мер, признаки цвета материалов для внутренней отделки стен определяют ся не только стремлением к цветовой гармонии, но и созданием в интерье ре светотехнических условий, обеспечивающих необходимый психофи зиологический комфорт.
По происхождению материалы делят на естественные (природные) и искусственные. К естественным материалам относятся, например, при родные каменные материалы, другие горные породы (глины, пески и др.). Природные материалы редко используются без их подготовки. Они почти всегда подвергаются технологической переработке (например, размол, просев, переплав, механическая обработка и т.д.). Термин искусственный означает «не встречающийся в природе». Лишь незначительная часть ис кусственных материалов получается простым перемешиванием компонен тов в обычных атмосферных условиях. Для получения искусственных ма териалов часто необходимы повышенные температура и давление, задан ный состав газовой среды и многие другие условия, а также использование различных технологий, требующих для их получения от простых до слож ных машин и аппаратов.
Группа искусственных материалов более обширна по номенклатуре: керамика, стекло, синтетические полимерные материалы и многое другое.
Естественные (природные) материалы используют в создании искусствен ных материалов.
Все материалы делят (классифицируют) на металлы, неметаллы и композиционные материалы (композиты). Эти большие группы материа лов обладают широким спектром различных свойств и их используют в самых различных областях человеческой деятельности.
Композиционные материалы (от лат. composito - сочетание) - мате риалы, образованные объемным сочетанием химически разнородных ком понентов с четкой границей раздела между ними. Композиты характери зуются свойствами, которыми не обладает ни один из составляющих их компонентов, взятый в отдельности. Один из компонентов, обладающий непрерывностью по всему объему, называется матрицей (металлы, метал лические сплавы, керамика, неорганические и органические полимеры и др.). Упрочняющими (армирующими) компонентами в волокнистых компо зитах являются волокна (нитевидные кристаллы, упрочненные волокна), в дисперсионно-упрочненных композитах - дисперсные частицы. Слоистые композиты получают прокаткой или прессованием разнородных материа лов. Необходимо, чтобы матричный компонент имел прочное сцепление с армирующим компонентом.
По прочности, жесткости и др. свойствам композиты превосходят обычные конструкционные материалы (реализуется их синергетический эффект). Обладая легкостью, многие композиты отличаются высокой удельной прочностью (коэффициентом конструктивного качества), равной ст'пр = а в/р, где ств - прочность при разрыве; р - плотность. По этому пока зателю они превосходят стали до 15 раз. Такие материалы позволяют соз давать легкие, прочные, тонкостенные конструкции. Наметилась тенден ция сокращения потребления и производства стали. К композитам следует отнести ряд строительных материалов: бетон, железобетон, фибробетон, древесностружечные и древесноволокнистые плиты и др. Композиты - материалы настоящего и особенно будущего времени.
Существуют сырьевые материалы (например, цемент, гипс, необрабо танная древесина, шихтовые материалы для выплавки металлических сплавов и т.д.), материалы-полуфабрикаты (например, листовое стекло, металлический прокат, фанера и др.) и материалы (изделия), полностью готовые к применению (кирпич, стеклоблоки, керамические облицовочные плитки, линолеум, обои и др.). К готовым (комплектующим) изделиям следует причислить мебельную фурнитуру, электротехнические устройст ва, предметы сантехники и др.
1.2. Технологичность и качество материалов.
Технологичность как проявление единства и свойств материалов
Дизайнер должен быть знаком с материалами, из которых будет соз дан предмет, с их свойствами и возможностями, с методами оценки этих свойств. Он должен быть знаком с основами технологий, с помощью кото рых возможно тот или иной материал переработать, чтобы получить пред мет с показателями, которые отвечают требованием проекта. Естественно, что всего в подробностях знать невозможно. Вместе с тем дизайнер дол жен быть специалистом, умеющим анализировать свою же задумку. Он должен знать, где найти сведения о том или ином материале, о способах его переработки.
Продукцию, имеющую законченный вид (по форме и другим эстети ческим свойствам, по функциональным признакам, по способам использо вания и т.д.), относят к предметам (объектам). Все то, что в производст венном процессе создания предмета (объекта) подвергается технологиче ской обработке, следует отнести к материалам.
Одной из главных характеристик материалов является их технологич ность, которую в широком смысле следует понимать как совокупность свойств материала, определяющих его пригодность для достижения целей создания предмета (объекта) при оптимальных затратах ресурсов в процес се его проектирования, изготовления и эксплуатации. В узком смысле тех нологичность - это удобство обработки материалов и изготовления из них объектов (предметов, отдельных узлов, деталей) различными способами. Технологичность материала отражает его конструктивные особенности, а не функциональные свойства.
Материалы характеризуются комплексом параметров: эстетичностью, надежностью (долговечностью), экономичностью, функциональностью (их способностью к реализации функций предмета или объекта), эргономично стью, безопасностью, экологичностью, патентоспособностью. Все эти па раметры сочетаются с технологичностью материалов, их художественно конструктивными особенностями.
Качество материала
Под качеством понимают свойства материалов, обуславливающих его пригодность для применения по назначению. Качество - философская ка тегория, выражающая существенную определенность предмета (объекта), благодаря которой он является этим, а не иным. Оценка качества может быть дана по совокупности параметров материала, предмета (объекта) или
может быть оценен каждый параметр качества материала, предмета (объ екта).
Качество следует рассматривать как сложное свойство, характери зующее совокупность всех функциональных и эстетических свойств мате риала. Интегральное качество - наиболее сложное свойство материала, оп ределяемое совокупностью его качества и экономичности.
Чтобы управлять качеством, надо знать, как его оценить (измерить). Область науки, занимающаяся методами количественной оценки качества материалов и изделий, называется квалиметрией (от лат. guialis - какая по качеству и греч. metreo - измеряю).
Методы квалиметрии, используемые для оценки качества материалов, позволяют рассмотреть их свойства комплексно, определить способность удовлетворять требованиям в соответствии с конкретной областью их при менения. Методы квалиметрии используются для решения задач и в сфере производства материалов, и в сфере их применения.
Выбор материалов для изготовления из него того или иного предмета (объекта) является очень ответственным этапом проектирования. Насколь ко правильно, рационально, экономически оправданно сделан этот выбор, настолько надежно и долговечно будет выполнять предмет (объект) те функции и соответствовать требованиям, которые были заложены в проек те, включая его экономичность. Каждый материал обладает комплексом свойств. Необходимо дать многостороннюю оценку этим свойствам, ха рактеризующим их качество, физические, механические, химические, био логические и другие свойства материала, его эстетичность и технологич ность (то есть возможности его обработки), надежность и долговечность, сочетание с другими материалами.
Важнейшими принципами экспертного (квалиметрического) анализа при выборе материалов являются:
1.Оценка материала (изделия), которая зависит от того, для какой це ли и для каких условий она делается, так как один и тот же материал мо жет иметь несколько оценок. Прежде чем приступить к оценке качества, следует определить условия и цель оценки (в каких условиях и с какой це лью материал будет «работать»),
2.Качество, которое следует рассматривать как иерархическую сово купность свойств материала, расположенных на разных уровнях иерархии. Каждое свойство одного уровня зависит от ряда свойств более низкого уровня.
3.Оценка качества материала, которая зависит от показателей его ка чества и принятой системы базовых показателей, определяющих качество эталона.
4. Оценка свойств материала, которые определяют качество на любом (и-м) уровне и имеют неодинаковую весомость. Оценка зависит от требо ваний, предъявляемых к соответствующим свойствам (п - 1)-уровня.
Комплексные свойства материалов характеризуются совокупностью их свойств и определяются одновременным и совместным влиянием на ка чество и эксплуатационные свойства предметов (объектов). Комплексные свойства определяют сложные свойства: долговечность, надежность, со вместимость с контактирующими материалами.
Долговечность - способность материала сохранять требуемые свойст ва до предельного состояния, обусловленного условиями его эксплуата ции. Это свойство есть функция времени: за предельное состояние прини мается минимально допустимый уровень свойств материала, ниже которо го он эксплуатироваться не может; этот уровень достигается за определен ный срок его эксплуатации. Долговечность материала зависит, с одной стороны, от комплекса его свойств и качества, а с другой - от совокупно сти условий его эксплуатации (от режима, вида, интенсивности и уровня нагрузок, от температуры, влажности и агрессивности среды и т.д.). Дол говечность каждого материала также зависит от способа применения, ин тенсивности эксплуатации, качества, своевременного ухода за ним и за объектом в целом.
Надежность - способность материала выполнять свои функции в те чение заданного времени при данных условиях эксплуатации, сохраняя в определенных пределах необходимые для эксплуатации объекта свойства (прочность, усталость, коррозионную стойкость и другие). Надежность тесно связана с долговечностью. Надежность - свойство многофакторное и зависит от условий производства, хранения, транспортирования, обработ ки, применения и условий эксплуатации материала. Основное значение на дежности состоит в исключении «отказов», то есть внезапного ухудшения свойств материала или в целом предмета (объекта).
Долговечность и надежность определяют ресурс предмета (объекта). Под ним понимают промежуток времени, в течение которого объект пол ностью сохраняет свои эксплуатационные свойства. Ресурс зависит от многих факторов: от свойств материалов, из которых изготовлен объект, технологии их обработки, технических характеристик деталей и устройств, составляющих предмет (объект) и т.д. Ресурс не только эксплуатационное, но и экономическое свойство. Уже на стадии проектирования предмету (объекту) задается ресурс, который должен быть достижим при его экс плуатации в течение определенного времени. Экономически целесообраз но совпадение ресурса как временного фактора с надежностью и долговеч ностью объекта. В достижении этого большую роль играет ремонтоспо собность объекта, под которой понимается его свойство подвергаться ре монту с целью восстановления эксплутационных свойств.
Совместимость - это способность разнородных материалов или иХ компонентов (например, в композиционных материалах) образовывать прочные и надежные соединения и стабильно выполнять при этом необхо димые функции. Совместимость рассматривают в физико-химическом (обеспечение прочной и надежной связи в результате схватывания в твер дой фазе, предупреждение недопустимого взаимодействия компонентов и т.д.) и физико-механическом (снижение внутренних напряжений термиче ского, механического или физико-химического происхождения и т.д.) ас пектах. Например, материалы, образующие в результате контактного взаи модействия промежуточные соединения с пониженной прочностью, несо вместимы, поскольку из них нельзя создать надежный объект.
Уровень интенсивности взаимодействия контактирующих материалов во многом определяется не только их природой и свойствами, но и зависит от условий производственно-технологического процесса. Существуют тех нологические приемы повышения совместимости (например, специальная подготовка, механическая, химическая и др. совмещаемых поверхностей). Это следует учитывать, например, при работе с клеями, мастиками, лако красочными покрытиями и т.д.
2. Эстетические свойства материалов
Оценивая пригодность того или иного материала для воплощения сво его замысла, дизайнер, в первую очередь, обращает внимание на эстетиче ские свойства этого материала, его выразительность. Эстетические свойст ва свойственны как материалам, из которых предмет изготовлен, так и са мому предмету. Они определяются тремя основными видами характери стик: психологическими, физиологическими и физическими.
Эстетические свойства материалов характеризуются формой, которая им придается, цветом, фактурой, текстурой, а также эстетической сочетае мостью между собой и с окружающей средой.
2.1. Форма и художественный образ
Форма - свойство, играющее существенную роль не только в эстети ческой, но и в функциональной характеристике предмета и материала.
Форма, в общем виде, - это совокупность приемов, выразительных и изобразительных средств художественного произведения. Форма - это очертание, наружный вид, контуры предмета (изделия, объекта), характе ризующие внешнее выражение какого-либо содержания. Формой дизайнер должен выразить, в первую очередь, содержание своего произведения. Форма является объектом творчества художника. Форма - важнейшее эс тетическое свойство. Другие эстетические свойства - цвет, фактура, тек стура, сочетаемость, - часто как бы «обслуживают» форму, подчеркивают
ее содержание (хотя они могут играть и самостоятельную роль, особенно цвет). Надо, чтобы форма предмета была эстетически осмысленной, а ма териалы, из которых изготовляется предмет, позволяли бы реализовать эту форму. Форма тесно связана с материалами и возможными технологиями их переработки.
Необходимо уметь анализировать форму. Прежде всего, надо понять структурную «организацию» предмета (изделия), уяснить способ его функ ционирования, в значительной степени определяющий форму.
Форма может быть определена как выражение структуры предмета (или комплекса предметов). Она должна соответствовать назначению, тех ническим характеристикам, эстетическим, эргономическим и технологиче ским требованиям, предъявляемым к предмету и материалам, из которых он изготовлен. Многообразие условий, влияющих на форму, предопреде ляет ее структуру (порою весьма сложную). В дизайне различают три кри терия формы: функциональный, определяемый назначением предмета и утилитарными потребностями потребителя; конструктивный, требующий рационального использования свойств материалов и конструкций для выполнения заданных функций; эстетический, отвечающий потребности в красивых, художественно-выразительных вещах. Но деление формы со гласно этим трем критериям условно и необходимо лишь для ее всесто роннего анализа. В действительности всегда присутствует сочетание этих критериев и только с этой позиции следует анализировать единую форму. Оценка предмета по каждому из этих критериев в отдельности не верна.
Форма любого материального предмета обладает суммой специфиче ских свойств: объемностью, пространственностью, геометрическим строе нием, весомостью, прочностью, массивностью, плотностью, характером расположения элементов формы предмета и т.п. Объективными свойства ми формы предмета являются его материальность и характер расположе ния предмета и его элементов в пространстве. Предмет (объем) ограничи вает часть пространства своей поверхностью, при этом предметы располо жены относительно друг друга, имеют определенную конфигурацию и ве личину.
Из многих композиционных критериев отметим лишь объемно пространственную структуру формы (предмета) как важнейшее средство композиции, которая должна иметь эстетически осмысленные взаимосвязи между элементами объемного предмета и внешним пространством. Харак терную объемно-пространственную структуру, определяемую конкретной функцией, конструкцией, технологией производства, имеет каждый пред мет (например, гоночный автомобиль будет отличаться от автомобилятакси и т.п.).
Творческая профессия, в первую очередь, требует знания законов гармонии и средств, помогающих создавать гармоничные произведения.
Художник должен разбираться в непростых проблемах создания гармо ничного произведения, уметь ставить перед собой творческие задачи и на ходить средства их решения. Собственное художественное видение, зна ние законов создания гармоничного произведения, высокий профессио нальный исполнительский уровень - вот непременные качества, которыми должен обладать художник при творении своих произведений.
Характерной чертой художественных произведений является их сти левое воплощение. Слово «стиль» имеет много значений: «фирменный стиль», «стиль исполнения», «стиль работы» и т.д. Под стилем в искусстве понимают устойчивое единство средств и приемов художественно образной выразительности. Стиль - характерная разновидность чегонибудь с какими-нибудь ему присущими признаками. Если этому условию отвечает достаточно длительный исторический отрезок времени, то это - «стиль эпохи». Например, стилем считаются устойчивые формы архитек туры, характерные для длительных эпохальных периодов: романский стиль, готика, эпохи Возрождения, барокко, рококо, классицизм, ампир, модерн и др. Стили этих эпох нашли отражение в вещественной среде, создаваемой художниками и ремесленниками в эти эпохальные периоды. Вместе с тем стилевые рамки могут быть сужены вплоть для характери стики художественных произведений группы авторов и отдельных авто ров. Хорошо известны дизайнерские стили итальянской фирмы «Оливет ти» и немецкой фирмы «Браун». Можно рассматривать «стиль В. Маяков ского», «стиль Леонардо да Винчи», «стиль Эйфеля», в дизайне одежды «стиль Славы Зайцева» и т.п. Со временем эти конкретные стили могут меняться, эволюционировать за относительно короткое время, несмотря на то, что они живут в период «стиля эпохи».
От слова «стиль» произошло слово и эстетическая категория «стили зация». Это категория играет большую роль в искусстве. Можно выпол нить художественное произведение в стиле какой-либо эпохи (например, в стиле древнегреческого искусства - античности или в стиле барокко и т.п.), имитировать произведения под данную эпоху, под данного предше ствующего или сегодняшнего автора. В таких случаях стилизация - это преднамеренное стилистическое подражание. Такой стилизацией является и «биодизайн» - подражание в создании организованной формы формам животных и растений, то есть тому, что создала природа.
Отдельные художники используют стилизацию в изображении кон кретного объекта, который воспроизводят. Художник стремится «отбро сить все лишнее», обобщить изображение, а иногда придать ему такие чер ты, которые художнику представляются самыми характерными, и даже найти этим чертам своеобразную форму, которая бы подчеркивала вырази тельность изображаемого предмета. Для пластического искусства исполь зуется стилизация как декоративное обобщение изображения фигур и