張倩倩 陳思宇 葉 磊 王 軍,*

(1 浙江農(nóng)林大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院 浙江臨安 311300；2 龍泉市查田鎮(zhèn)人民政府 浙江麗水 323703)

竹材是一種環(huán)境友好型材料，如今在設(shè)計(jì)與制作竹制家具的過(guò)程中，很多產(chǎn)品還是依賴于傳統(tǒng)的竹編工藝，但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高，人們渴求適合現(xiàn)代消費(fèi)觀的新型竹制品。如何高效地利用竹子的各種特性，增加產(chǎn)品使用壽命；同時(shí)利用新技術(shù)對(duì)竹材進(jìn)行加工處理，在造型上做到變化多樣以滿足消費(fèi)者各種不同的要求是產(chǎn)品設(shè)計(jì)者所要考慮的。本文闡述如何利用模塊化設(shè)計(jì)原則和方法來(lái)設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)代消費(fèi)者需求的竹制家具，從而提高竹制家具的附加值，以期達(dá)到既保護(hù)環(huán)境，又繼承傳統(tǒng)文化的目的。

1 竹材類型

竹材是一種綠色環(huán)保材料，具有可再生、低成本的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)竹資源非常豐富，許多地方很早就有利用竹子制作各種器具的歷史。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境資源的巨大消耗，社會(huì)環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，竹材作為一種可再生資源重新回到大眾的視野，對(duì)于竹子如何滿足新時(shí)代消費(fèi)者需求的研究也因此應(yīng)運(yùn)而生[1]。根據(jù)竹材的利用形式，主要分為2大類：原竹竹材與新型竹材。

1.1 原竹竹材

原竹材料成材周期短，天然可再生，為綠色低碳材料。一片竹林建設(shè)成功后可以多年采伐利用，符合現(xiàn)代生活追求低碳生態(tài)的理念。原竹材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是縱向纖維，組織非常整齊，密度大，具有很高的韌性。原竹材料如果經(jīng)過(guò)現(xiàn)代加工工藝處理，其物理性能和力學(xué)性能會(huì)大大提高。但原竹材料的中空結(jié)構(gòu)又容易造成竹制品連接處的剛度不夠，從而使得竹制品的壽命普遍較短。

1.2 新型竹材

新型竹材是利用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝，對(duì)原生竹子進(jìn)行加工而研發(fā)出的新材料。這種材料可以不受竹子尺寸結(jié)構(gòu)或性能的限制，最大限度地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者的想法。新型竹材可以有效地防蟲蛀，開裂變形的幾率也很小，紋理通直，在色彩處理上也更加簡(jiǎn)易方便，易于漂白、染色和炭化。新型竹材特性與實(shí)木相似，可以更好地實(shí)現(xiàn)以竹代木[2]。新型竹材可分為竹集成材、重組竹材、薄竹皮、竹展平板和竹材彎曲膠合等。

1) 竹集成材。竹集成材在生產(chǎn)時(shí)充分吸收了竹材的物理屬性，具有彈性強(qiáng)、韌性好、強(qiáng)度高、耐磨損、變形小、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，相較于一些木材，竹集成材的力學(xué)性能更優(yōu)。同時(shí)，竹集成材保留了竹材本身的紋理，且在制作過(guò)程中經(jīng)過(guò)一定的特殊處理，能起到有效防蟲蛀、吸音、隔音等效果[3]。

2) 重組竹材。重組竹材的物理性能良好，強(qiáng)度高，抗沖擊性強(qiáng)，基本性能與木材中的紅木類似。重組竹材的加工方式較為簡(jiǎn)單，成本較低，竹材利用率高。重組竹材具備竹材天然的紋路，非常美觀，同時(shí)也可以根據(jù)不同的需求對(duì)其進(jìn)行染色，具有多種選擇[4]。

3) 竹展平板。竹展平板是把竹筒進(jìn)行軟化、展開、定型而形成的材料，具有原竹利用率高的特點(diǎn)，且其加工工藝較為簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)原竹的整張化利用。竹展平板的加工工藝也使得它擁有竹材天然紋理的特性[5]。

2 模塊化設(shè)計(jì)

2.1 模塊化設(shè)計(jì)概念

模塊化設(shè)計(jì)是指在對(duì)一定范圍內(nèi)不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過(guò)模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場(chǎng)不同需求的設(shè)計(jì)方法[5]。模塊化設(shè)計(jì)的核心理念是用戶可以根據(jù)自身使用產(chǎn)品的習(xí)慣及喜好，自由選擇組裝模塊，獲得屬于自己的個(gè)性化產(chǎn)品。模塊化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中都可以有效地控制成本。當(dāng)前，綠色設(shè)計(jì)越來(lái)越被人們所重視，而模塊化設(shè)計(jì)作為一種綠色設(shè)計(jì)，除了能夠滿足用戶對(duì)產(chǎn)品的使用需求外，還可以降低生產(chǎn)成本，減少物料浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用、產(chǎn)品的可持續(xù)使用，是一種相對(duì)比較成熟和完善的設(shè)計(jì)方式。

2.2 模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

模塊化設(shè)計(jì)具有獨(dú)立性、通用性、標(biāo)準(zhǔn)化、功能性和組合性等特點(diǎn)。獨(dú)立性表現(xiàn)為模塊化設(shè)計(jì)中的每一個(gè)單獨(dú)模塊都是相對(duì)獨(dú)立的，他們之間互不影響；通用性表現(xiàn)為每個(gè)模塊都可以自由靈活地運(yùn)用或者進(jìn)行替換；標(biāo)準(zhǔn)化是指模塊和模塊之間的接口都是標(biāo)準(zhǔn)固定的，模塊接口的設(shè)計(jì)不是隨意的，而是有固定的要求；功能性是指每一個(gè)模塊都有其自己的功能，是與別的模塊不同的，模塊化設(shè)計(jì)可以對(duì)模塊進(jìn)行不同的排列組合，從而擁有更多不同的功能；組合性是指每一個(gè)獨(dú)立的模塊都可以組合成一個(gè)不同的單元，而將單元進(jìn)行組合可以變成不同的產(chǎn)品[6]。

3 竹家具模塊化設(shè)計(jì)思路

竹家具模塊化設(shè)計(jì)包括劃分模塊、確定接口、確定加工工藝和組裝模塊等步驟。

3.1 劃分模塊

進(jìn)行模塊劃分時(shí)首先要遵循模塊的獨(dú)立性原則，各個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)和功能都是獨(dú)立的，不同模塊所對(duì)應(yīng)的功能也不盡相同，因此在進(jìn)行模塊劃分時(shí)同時(shí)也需要從整體出發(fā)，確定組裝后整個(gè)產(chǎn)品的功能以及形式，明確產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目標(biāo)以及方法。其次，要對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行合理地劃分，確定不同模塊間具體的劃分原則，模塊和模塊之間的連接要根據(jù)具體的要求來(lái)確定，連接必須是有效的，同時(shí)還要確保其中的某個(gè)模塊在使用時(shí)不會(huì)影響其他模塊的使用或出現(xiàn)故障。再次，要根據(jù)竹材料的性質(zhì)將模塊劃分為各個(gè)符合產(chǎn)品要求的部分，不能隨意劃分出不符合竹材料性質(zhì)的模塊。最后，確保每個(gè)模塊都有自己相應(yīng)的功能，各個(gè)模塊的功能有機(jī)組合可實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品的正常使用，保證產(chǎn)品的適用性和合理性。

3.2 確定接口

模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一就是裝配方便。產(chǎn)品零件是模塊的組成結(jié)構(gòu)，眾多的模塊可以自由組合排列成各種形式，消費(fèi)者可以根據(jù)自己的使用需求和喜好自行設(shè)計(jì)家具的形式而后組裝家具，這就要求竹家具的每個(gè)模塊接口有固定的尺寸形式。接口設(shè)計(jì)是模塊化設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的因素，接口之間的連接方式需要合理方便，這樣才能保證使用者能夠快速便捷地組裝，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)正常的使用。竹家具的接口通常是物理接口，在模塊與模塊之間使用物理方法進(jìn)行連接，這樣的連接方式可以使消費(fèi)者快速地拼接組裝，達(dá)到便于裝配的目的。同時(shí)固定的模塊接口尺寸也有利于報(bào)廢零件的維修與替換，從而節(jié)約材料成本及人工維修成本，產(chǎn)品質(zhì)量和壽命也因此得到提高，符合綠色設(shè)計(jì)的要求。產(chǎn)品報(bào)廢后，報(bào)廢部件的拆卸和分類回收也能夠更加快捷。

3.3 確定加工工藝

在進(jìn)行竹家具模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)每一個(gè)不同模塊的形狀和功能來(lái)確定竹家具的加工工藝。竹子的加工工藝多種多樣，有鋸切、劈裂、切削、磨削、碾壓以及高溫加工和化學(xué)加工等。受竹材加工工藝的限制，目前市場(chǎng)上的竹家具仍是以直線和平面形態(tài)居多，彎曲的有機(jī)形態(tài)較少。模塊化設(shè)計(jì)要求每個(gè)模塊都有固定的形式，但無(wú)論形式怎樣，都應(yīng)方便模塊之間的堆疊和嵌套，方便用戶組裝產(chǎn)品。因此在進(jìn)行相應(yīng)的單獨(dú)模塊設(shè)計(jì)時(shí)，也需要考慮竹材的加工工藝應(yīng)能夠滿足加工出各個(gè)模塊不同的形式，否則就需要改變模塊的形式以使得產(chǎn)品能夠組裝和使用。

3.4 組裝模塊

組裝模塊是模塊化設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)步驟。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)后需要組裝產(chǎn)品，以檢驗(yàn)產(chǎn)品及其各模塊設(shè)計(jì)是否合理，從而提高設(shè)計(jì)效率，降低產(chǎn)品報(bào)廢率。首先，組裝應(yīng)確保模塊整體的完整性，不同模塊的連接必須嚴(yán)格按照操作程序進(jìn)行，避免缺少模塊或增加不合理的模塊，使產(chǎn)品無(wú)法投入使用。其次，必須從整體角度確保設(shè)計(jì)功能的合規(guī)性，注意模塊設(shè)計(jì)整體布局的合理性，保證各模塊之間的互換性。再次，組件必須能夠合適地對(duì)應(yīng)各個(gè)模塊的接口，確保接口的連接符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，進(jìn)一步增強(qiáng)模塊設(shè)計(jì)的效果，可以讓使用者不借助其他工具能夠自行組裝[7]。

4 竹家具模塊化設(shè)計(jì)實(shí)踐

根據(jù)竹家具模塊化設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)了一款拼接式竹制置物架，使用場(chǎng)景非常廣泛，集實(shí)用性與功能性于一身，使用者可以根據(jù)需求自由組合搭配(圖1)。

圖1 竹制置物架效果圖、細(xì)節(jié)圖及爆炸圖Fig.1 Rendering, detail drawing and explosion drawing of bamboo shelf

4.1 設(shè)計(jì)理念

家居中離不開擺放各種書籍的書架和收納箱等物品，由于竹材的承重力和支撐力較為突出，因此，設(shè)計(jì)定位于家居中的竹制置物架。利用竹集成材經(jīng)過(guò)精細(xì)的機(jī)械化加工生產(chǎn)出各種零部件，相關(guān)零件組成單元體，再進(jìn)一步組合成最后的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)模塊化的系統(tǒng)性竹產(chǎn)品設(shè)計(jì)。用戶可以依據(jù)不同的空間區(qū)域，自行組裝出想要的置物架，以滿足各種置物需求。該設(shè)計(jì)將改進(jìn)原有竹制置物架的結(jié)構(gòu)形式，但不改變其輕量化的特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)潔性；同時(shí)將以較少的零件種類在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降低生產(chǎn)成本，滿足量產(chǎn)條件；零件組裝應(yīng)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，盡量避免螺絲的運(yùn)用；整體置物架應(yīng)具有竹韻氣息和現(xiàn)代美感，同時(shí)突出模塊化的變化性。

4.2 設(shè)計(jì)思路

4.2.1 造型設(shè)計(jì)

目前市面上的竹制收納架基本是以方形為主，如鞋架、衣帽架等，彎曲形態(tài)的較少。隨著人們審美水平的提高，越來(lái)越追求個(gè)性化，這就要求竹制收納架的設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出更加多樣化的產(chǎn)品。本文設(shè)計(jì)的模塊化竹制置物架可以使用戶在單元體上發(fā)展出不同的造型。例如：使用多組單元體直接堆疊拼接出一個(gè)置物架，再加入一對(duì)“X”框架增高層間距，多組雙層間距置物架交叉拼接出一排新的置物架，甚至是直接一個(gè)單元體再加上一塊置物板即可變成桌面雙層置物架。物理受力的框架結(jié)構(gòu)可以很好地保證置物架的強(qiáng)度，也可以滿足輕量化的外觀要求，可以很好地解決書房置物問(wèn)題；使用較少的竹材但仍然保持竹制家具的美學(xué)特征和模塊化家具的變化性，可改變?cè)煨鸵越鉀Q不同用戶的需求，應(yīng)用于更多的場(chǎng)景。在操作中也可以給用戶帶來(lái)不一樣的體驗(yàn)，讓用戶完成置物架最終一步的設(shè)計(jì)。

4.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在考慮造型時(shí)，也需要考慮是否有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)來(lái)支撐造型。該款置物架僅依靠4種零部件即可組成一個(gè)置物架的單元體，每個(gè)單元體主要分為框架和置物面板2個(gè)部分。在框架結(jié)構(gòu)中借鑒了傳統(tǒng)竹制置物架的“X”型結(jié)構(gòu)，但是對(duì)以往的竹類置物架結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)，框架部分的連接結(jié)構(gòu)改變了以往的圓桿螺絲固定的方式，使用了倒角的方桿物理受力連接形式，使部件之間既能緊密連接，也不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。所有零件均是一塊單一的竹材，僅在竹制置物板的周圍使用了膠水，實(shí)現(xiàn)了模塊化，方便組裝和拆卸，用戶可以像拼積木一樣方便快捷地組裝置物架(圖2)。

圖2 竹制置物架結(jié)構(gòu)、配件及尺寸Fig.2 Structure, accessories and dimensions of bamboo shelf

4.2.3 材料設(shè)計(jì)

該款置物架選擇竹集成材制作。竹集成材作為一種新型竹人造板材，具有物理性能良好、材料堅(jiān)韌，可以防腐、防霉、防蛀等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)保留了天然竹紋和竹材的自然美感，又兼?zhèn)淙粘Ｊ褂玫母郊庸δ?，可以進(jìn)行多種加工裝飾，符合消費(fèi)需求。

4.2.4 功能設(shè)計(jì)

該款置物架主要有2個(gè)功能：第一是收納物品，收納架使物品放置井然有條，能夠更加方便地尋找放置的物品；第二是美化家居，一個(gè)造型優(yōu)美的收納架可以起到裝飾居住環(huán)境的作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

模塊化設(shè)計(jì)是一種綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)方法，擁有包裝簡(jiǎn)單、成本低廉、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)和人們生活水平的提高，人們對(duì)于竹制產(chǎn)品的需求已經(jīng)不再僅停留在實(shí)用和美觀的層面，而是更加追求產(chǎn)品的附加價(jià)值。通過(guò)模塊化的設(shè)計(jì)方法，分析可拆分的模塊形式與功能，優(yōu)化各個(gè)流程的用戶行為，必然能夠驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品不斷創(chuàng)新，給產(chǎn)品注入新的活力，同時(shí)也可提高竹制產(chǎn)品的附加價(jià)值和科技含量，解決批量化生產(chǎn)和個(gè)性化定制之間的矛盾，推動(dòng)竹制品的廣泛應(yīng)用。