用充氣金屬減輕辦公轉(zhuǎn)椅重量

陳寧馨　唐婕　李克忠

【摘? 要】本文通過對辦公轉(zhuǎn)椅重量的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)辦公轉(zhuǎn)椅普遍較重。因此提出用充氣金屬替換辦公轉(zhuǎn)椅的部分零部件以達(dá)到減輕重量，降低辦公轉(zhuǎn)椅制造、運輸、組裝成本的目的。經(jīng)過估算發(fā)現(xiàn)用充氣金屬替換部分零部件減少的重量的確可觀。但由于一些條件限制，將充氣金屬運用于辦公轉(zhuǎn)椅生產(chǎn)尚有一定距離。

【關(guān)鍵詞】充氣金屬;辦公轉(zhuǎn)椅;重量

前言：

辦公轉(zhuǎn)椅因其良好的活動性和基于人體工效學(xué)設(shè)計的舒適性而受到商務(wù)辦公場所和家庭辦公的廣泛使用。大部分辦公轉(zhuǎn)椅為了強(qiáng)度和活動性的需要，在其零部件中使用大量金屬材料，這使得辦公轉(zhuǎn)椅本身重量通常很大，運輸以及人工成本很高。充氣金屬是運用氣球充氣的原理創(chuàng)造性的減少金屬質(zhì)量的一種材料。本文試圖探究將充氣金屬運用在辦公轉(zhuǎn)椅上，達(dá)到有效減輕辦公轉(zhuǎn)椅重量的目的。

1.辦公轉(zhuǎn)椅重量調(diào)研及相關(guān)設(shè)計案例

QB/T 2208-2016 《辦公家具 辦公椅》中對辦公椅的定義是：供室內(nèi)工作使用的單人座椅[1]。QB/T 2208-2007《辦公椅》[2]中對轉(zhuǎn)椅的定義是：座面可水平方向轉(zhuǎn)動的辦公椅。因此本文辦公轉(zhuǎn)椅是指供室內(nèi)工作使用的可水平方向轉(zhuǎn)動的單人座椅。另用“重量”而非“質(zhì)量”是為避免與指代座椅耐用程度的“質(zhì)量”混淆。

1.1品牌辦公轉(zhuǎn)椅重量調(diào)研與分析

筆者根據(jù)辦公轉(zhuǎn)椅分享論壇調(diào)研發(fā)現(xiàn)，辦公轉(zhuǎn)椅普遍較重成為用戶常提出的一個痛點，因此調(diào)研了五個品牌某一類型辦公轉(zhuǎn)椅的重量。為保證數(shù)據(jù)具有代表性，五個品牌包含了國內(nèi)外知名辦公家具品牌的有頭靠網(wǎng)面辦公轉(zhuǎn)椅，共10把椅子。選擇“有頭枕網(wǎng)面辦公轉(zhuǎn)椅”是考慮到兩個方面。第一，市面上辦公轉(zhuǎn)椅大多分為網(wǎng)面和皮面兩種，皮面因內(nèi)部填充海綿等通常會更重一些;第二，辦公轉(zhuǎn)椅也大致分為有頭靠和無頭靠兩種，無頭靠的辦公座椅重量通常小于有頭靠的辦公轉(zhuǎn)椅。因此“有頭靠辦公轉(zhuǎn)椅”在辦公轉(zhuǎn)椅中重量處于中間水平。數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1。

由表1可以看出有頭枕網(wǎng)面辦公轉(zhuǎn)椅重量大致在12-33kg，大部分都超過20kg。20kg相當(dāng)于50-60瓶500ml普通礦泉水的重量。由此可以看出以有頭枕的網(wǎng)面辦公轉(zhuǎn)椅為代表的辦公轉(zhuǎn)椅的確重量很大。

轉(zhuǎn)椅重量過大會加大物流運輸成本，增加用戶組裝辦公轉(zhuǎn)椅的難度。過大的重量產(chǎn)生了更高的物流運輸成本。而且由于轉(zhuǎn)椅尺寸通常很大以及腳輪具有活動性，所以在運輸過程中通常以零部件形式包裝。轉(zhuǎn)椅到達(dá)用戶家中或辦公場所后需要自行組裝。過大的重量使得辦公轉(zhuǎn)椅組裝難度大，耗時長。轉(zhuǎn)椅自身帶腳輪，具有活動性，因此不會影響其使用過程中的移動。

針對辦公轉(zhuǎn)椅重量過大這一問題，筆者擬采用充氣金屬來減輕其重量，減少物流成本，減輕用戶組裝難度。

1.2相關(guān)設(shè)計案例

在國外一些知名辦公家具企業(yè)也有用各種方法減輕座椅重量的設(shè)計。美國赫曼·米勒公司設(shè)計了一款Setu 座椅，這張座椅的設(shè)計理念是：盡可能少的材料、在生產(chǎn)中耗費盡可能少的能源。椅子骨架用聚丙烯替代鋼材，以達(dá)到輕盈又耐用的目標(biāo)。設(shè)計者試圖將一切削減到最簡狀態(tài)，設(shè)計過程中減小座椅體量，盡可能精簡零部件。座椅高度僅900mm，總重僅8kg。

2.用充氣金屬制備辦公轉(zhuǎn)椅零部件的設(shè)想與重量估算

2.1 充氣金屬優(yōu)勢

充氣金屬，是指把傳統(tǒng)的二維金屬材料通過充入高壓氣體的方法變成想要的三維立體構(gòu)件的金屬材料. 這種材料是由芬蘭設(shè)計師奧斯卡·澤塔與其搭檔經(jīng)過近十年的研究而研制的金屬沖壓成型技術(shù)制作而成。[3]

充氣金屬的主要優(yōu)勢是質(zhì)量輕，用材少，加工容易。相比于聚丙烯等塑料，相同體積下充氣金屬重量更輕，并一樣可以使用回收材料。充氣金屬的加工過程不需要模具，經(jīng)過激光切割與焊接即可。因此在設(shè)計研發(fā)階段打樣成本很低，在生產(chǎn)階段既可以大批量生產(chǎn)，也可以小規(guī)模定制。

充氣金屬的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)為，兩層輪廓焊接在一起的1mm厚金屬板，常為鋼板，中間填充特定壓力的壓縮氣體。有資料顯示，3.4千克的充氣金屬凳子可承受2.5噸重量，此時的負(fù)荷值約為1：1000。在橋梁工程中其凈負(fù)荷值為1：10，也就是材料能承受本身十倍的重量。筆者分析其部件負(fù)荷值與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及體量有關(guān)，但總的來講這種材料相比普通金屬材料有質(zhì)量輕強(qiáng)度大的優(yōu)勢。

2.2 充氣金屬替代辦公轉(zhuǎn)椅部分零部件的設(shè)想

由圖可以看出，辦公轉(zhuǎn)椅由下而上的部件分為椅腳輪、氣桿、座面支架、背支柱、座墊、扶手、靠腰、靠背、頭靠九部分。[4]

充氣金屬使用金屬沖壓成型技術(shù)，設(shè)計人員只能控制幾何圖形的關(guān)鍵連接點，而曲面和內(nèi)空間是內(nèi)部自由變形的結(jié)果，即“可控制的失控”。因此充氣金屬產(chǎn)品部件最終的外形具有一定不確定性。而座面，靠背，靠腰，頭靠，扶手為直接接觸人體的部分，對零部件的形狀，角度，尺寸等有較為嚴(yán)格的人體工學(xué)相關(guān)要求。所以充氣金屬不適合替代這些部件的框架。

辦公轉(zhuǎn)椅的中的椅座下的氣壓升降桿質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，要求符合SGS質(zhì)量認(rèn)證和GB/T 29525-2013《座椅升降氣彈簧 技術(shù)條件》[5]中的技術(shù)要求。因此也不適宜由充氣金屬來替代。

經(jīng)過分析可以得出，能夠用充氣金屬替換的零部件為：腳輪五星架上的金屬部分，背支柱以及支撐扶手的金屬部件。

用充氣金屬替代普通金屬材料時的結(jié)構(gòu)。辦公椅腳輪與五星架為螺釘連接，扶手與支撐架也為螺釘連接?？勘撑c底座的連接常通過螺栓連接。所以若以充氣金屬替代這些部件，連接部分要設(shè)置供連接的螺紋。充氣金屬本身就是金屬材料，所以最簡單的解決方法就是將相應(yīng)螺母通過焊接的方式固定在相應(yīng)連接處。

2.3以某一品牌辦公椅為例的重量估算

以岡村人體工學(xué)椅contessa2為例，估算使用充氣金屬替代相應(yīng)部件時辦公座椅減少的重量。

根據(jù)座椅銷售商在其網(wǎng)站上提供的座椅尺寸可以大致估算要替換的部件尺寸及重量。經(jīng)相關(guān)資料查閱，辦公椅所用金屬管壁厚在2.5-30mm不等，這里取2.8mm為金屬管壁厚值。此辦公轉(zhuǎn)椅采用骨架材料和腳架材料都為鋁合金，密度為2.7×103kg/m3?？勘巢糠咒摴荛L度約為橫桿450mm，豎桿730mm，橫截面約為50mm×20mm。扶手處鋼管長度約為260mm，橫截面約為50mm×10mm。五星腳架每條腿長360mm，最中心處橫截面為60mm×40mm。因此可估算背支柱、扶手與腳架處鋁合金支撐的重量和約為10.53kg。當(dāng)使用充氣金屬材料時，壁厚為1.0mm，重量和為1.35kg。一把椅子可減輕重量約9.18kg。

3.將充氣金屬應(yīng)用于辦公轉(zhuǎn)椅生產(chǎn)的障礙

充氣金屬現(xiàn)由研發(fā)它的波蘭設(shè)計師所開的公司zieta運營，具體氣體壓力參數(shù)尚未公開。另一方面，目前由充氣金屬制作的產(chǎn)品價格都相對較高。這是充氣金屬廣泛應(yīng)用于辦公轉(zhuǎn)椅的客觀障礙。且由于筆者技術(shù)條件限制尚未對相應(yīng)設(shè)想進(jìn)行實踐，因此可能存在未知技術(shù)障礙。

結(jié)語：

由本文的分析與計算可以看出用充氣金屬替代辦公轉(zhuǎn)椅相應(yīng)的零部件確實可以很好的減輕辦公椅重量。這對辦公轉(zhuǎn)椅降低制造、運輸和組裝成本是一個很好的思路。但目前缺乏實踐，對于其應(yīng)用于大批量生產(chǎn)尚有一定距離。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴德明，盧攀宇，鄧燕平，何健華，張小吉.《辦公家具辦公椅》新版標(biāo)準(zhǔn)解讀[J].家具，2017，38（01）：98-100.

[2]QB-T 2208-2007《辦公椅》[S].

[3]Leeble.金屬充氣魔法[J].設(shè)計，2013（03）：74-79.

[4]丁利敬. 辦公轉(zhuǎn)椅的模塊化設(shè)計開發(fā)研究[D].江南大學(xué)，2008.

[5]GB-T 29525-2013《座椅升降氣彈簧 技術(shù)條件》[S].

作者簡介：

陳寧馨（1997.12.1），女，漢族，河南焦作人，中南林業(yè)科技大學(xué)家具與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，19級在讀研究生，碩士學(xué)位，專業(yè)：工業(yè)設(shè)計工程，研究方向：家具設(shè)計工程。

（作者單位：中南林業(yè)科技大學(xué)）