竹制家具模塊化設(shè)計思路與實踐

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)計與制作竹制家具的過程中，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；同時利用新技術(shù)對竹材進(jìn)行加工處理，在造型上做到變化多樣以滿足消費者各種不同的要求是產(chǎn)品設(shè)計者所要考慮的。本文闡述如何利用模塊化設(shè)計原則和方法來設(shè)計出符合現(xiàn)代消費者需求的竹制家具，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。我國竹資源非常豐富，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)展對環(huán)境資源的巨大消耗，社會環(huán)保意識不斷增強(qiáng)，竹材作為一種可再生資源重新回到大眾的視野，對于竹子如何滿足新時代消費者需求的研究也因此應(yīng)運而生[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)過現(xiàn)代加工工藝處理，其物理性能和力學(xué)性能會大大提高。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，最大限度地實現(xiàn)設(shè)計者的想法。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易方便，易于漂白、染色和炭化。新型竹材特性與實木相似，可以更好地實現(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，相較于一些木材，竹集成材的力學(xué)性能更優(yōu)。同時，竹集成材保留了竹材本身的紋理，且在制作過程中經(jīng)過一定的特殊處理，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，同時也可以根據(jù)不同的需求對其進(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，且其加工工藝較為簡單，可以實現(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

2.1 模塊化設(shè)計概念

模塊化設(shè)計是指在對一定范圍內(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)計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場不同需求的設(shè)計方法[5]。模塊化設(shè)計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，獲得屬于自己的個性化產(chǎn)品。模塊化設(shè)計在設(shè)計、生產(chǎn)、運輸過程中都可以有效地控制成本。當(dāng)前，綠色設(shè)計越來越被人們所重視，而模塊化設(shè)計作為一種綠色設(shè)計，除了能夠滿足用戶對產(chǎn)品的使用需求外，還可以降低生產(chǎn)成本，減少物料浪費，實現(xiàn)資源的最大化利用、產(chǎn)品的可持續(xù)使用，是一種相對比較成熟和完善的設(shè)計方式。

2.2 模塊化設(shè)計的特點

模塊化設(shè)計具有獨立性、通用性、標(biāo)準(zhǔn)化、功能性和組合性等特點。獨立性表現(xiàn)為模塊化設(shè)計中的每一個單獨模塊都是相對獨立的，他們之間互不影響；通用性表現(xiàn)為每個模塊都可以自由靈活地運用或者進(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)計不是隨意的，而是有固定的要求；功能性是指每一個模塊都有其自己的功能，是與別的模塊不同的，模塊化設(shè)計可以對模塊進(jìn)行不同的排列組合，從而擁有更多不同的功能；組合性是指每一個獨立的模塊都可以組合成一個不同的單元，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)計思路

竹家具模塊化設(shè)計包括劃分模塊、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)行模塊劃分時首先要遵循模塊的獨立性原則，各個模塊的結(jié)構(gòu)和功能都是獨立的，不同模塊所對應(yīng)的功能也不盡相同，因此在進(jìn)行模塊劃分時同時也需要從整體出發(fā)，確定組裝后整個產(chǎn)品的功能以及形式，明確產(chǎn)品設(shè)計的目標(biāo)以及方法。其次，要對產(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)具體的要求來確定，連接必須是有效的，同時還要確保其中的某個模塊在使用時不會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，確保每個模塊都有自己相應(yīng)的功能，各個模塊的功能有機(jī)組合可實現(xiàn)整個產(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)計的特點之一就是裝配方便。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，消費者可以根據(jù)自己的使用需求和喜好自行設(shè)計家具的形式而后組裝家具，這就要求竹家具的每個模塊接口有固定的尺寸形式。接口設(shè)計是模塊化設(shè)計中一個非常重要的因素，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者快速地拼接組裝，達(dá)到便于裝配的目的。同時固定的模塊接口尺寸也有利于報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)計的要求。產(chǎn)品報廢后，報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)計時，需要根據(jù)每一個不同模塊的形狀和功能來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)計要求每個模塊都有固定的形式，但無論形式怎樣，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)的單獨模塊設(shè)計時，也需要考慮竹材的加工工藝應(yīng)能夠滿足加工出各個模塊不同的形式，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)計中非常重要的一個步驟。設(shè)計師在設(shè)計后需要組裝產(chǎn)品，以檢驗產(chǎn)品及其各模塊設(shè)計是否合理，從而提高設(shè)計效率，降低產(chǎn)品報廢率。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)品無法投入使用。其次，必須從整體角度確保設(shè)計功能的合規(guī)性，注意模塊設(shè)計整體布局的合理性，保證各模塊之間的互換性。再次，組件必須能夠合適地對應(yīng)各個模塊的接口，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)計實踐

根據(jù)竹家具模塊化設(shè)計思路，設(shè)計了一款拼接式竹制置物架，使用場景非常廣泛，集實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)計定位于家居中的竹制置物架。利用竹集成材經(jīng)過精細(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，實現(xiàn)模塊化的系統(tǒng)性竹產(chǎn)品設(shè)計。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以及結(jié)構(gòu)的簡潔性；同時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)簡單穩(wěn)定，盡量避免螺絲的運用；整體置物架應(yīng)具有竹韻氣息和現(xiàn)代美感，同時突出模塊化的變化性。

4.2 設(shè)計思路

4.2.1 造型設(shè)計

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，越來越追求個性化，這就要求竹制收納架的設(shè)計者設(shè)計出更加多樣化的產(chǎn)品。本文設(shè)計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置物架，再加入一對“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，可改變造型以解決不同用戶的需求，應(yīng)用于更多的場景。在操作中也可以給用戶帶來不一樣的體驗，讓用戶完成置物架最終一步的設(shè)計。

4.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

在考慮造型時，也需要考慮是否有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)來支撐造型。該款置物架僅依靠4種零部件即可組成一個置物架的單元體，每個單元體主要分為框架和置物面板2個部分。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，也不會發(fā)生轉(zhuǎn)動。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

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、材料堅韌，可以防腐、防霉、防蛀等優(yōu)點，同時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，符合消費需求。

4.2.4 功能設(shè)計

該款置物架主要有2個功能：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

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