工業設計實驗室課程教學研究范文

本站小編為你精心準備了工業設計實驗室課程教學研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：本文分析了現代實驗室的組建要求，理論型與應用型教學模式間緊密結合的可行性。以及理論與實踐之間無縫對接的可能性，并通過案例分析探討產品設計到實物原型設計過程中出現的問題的解決方式方法。

關鍵詞：數控技術；現代實驗室；數字加工；文件互轉

新形勢在本文中的限制是指現階斷擁有成熟數字圖形圖像技術、數字制圖技術、三維數字建模技術、先進的網絡技術、快捷的信息傳輸技術、數字三維打印實物成型技術、數字多軸雕刻技術，以及擁有海量資源的信息時代。工業設計，目前還未有權威而被普遍接受的定義，一般指區別于手工業制品而批量化生產的產品的一種策略性解決問題的系列行為。其包括產品設計、環境設計、傳播設計、設計管理、造型設計、機械設計、電路設計、服裝設計、室內設計等，在某種意義上可以理解為“藝術設計”。工業設計的實驗課程是指為此專業而開設的實踐性課程，包括數字圖形軟件實踐課程、手工體驗實踐課程，綜合數字建模技術、數字制造技術的實物制造與表達課程。傳統形式的工業設計實驗室，主要是提高學生動手能力而存在的實踐場所，但在新的形式下，數字化圖形技術、互聯網信息技術、數字化加工技術等，為實驗室培養學生解決工作問題，打破理論與實踐之間的瓶頸實現理論與實踐無縫對接的可能性與可行性，并提供技術支持。

1正確認識實驗室對踐行理論的重要作用

當今，我們的大學教育人才培養大致分為二類，即理論型與應用型人才培養模式，因此，各院校都人為把理論與應用進行割裂，但這種強行分類方式在現代形勢下就顯片面，應該是偏重哪種類型而不是割裂開來。設計過程被認為是一種高尚的過程，即所謂的“勞心者”，而實踐者被分類為“勞力者”或者“匠人”，從事理論設計者甚至看輕“匠人”這一稱謂。但是不能被實踐證明的設計理論終將是一紙空文或者“紙上談兵”。殊不知，“設計（理論）過程”本身也是“實踐”。所以一位設計師必須理論與實踐結合。這個過程必須綜合在一起。設計理念構思完成后，需通過實踐表達出來，由設計者本人構思，并自己實踐完成設計意圖，最終表達出來，理論上可以最大限度地接近設計理念。而非本人全程完成，設計意圖表達至下一環節的過程中，設計對象的完整度就會褪化部分，而下一環節的實施人員在表達時受學識與理解度等的影響與限制，又會喪失部分設計意圖。另外作為產品設計，從理念到原型的被呈現的完整過程中，如果為下單，這必定會帶來時間上的延期。為了最好地展現設計，盡快地縮短產品上市過程，設計人員必須重視自身的實踐能力的培養。

2理論與實踐的可行性結合的準備

理論與實踐結合的重要性是每位設計都期望想達到的境界，但在傳統的實驗教學模式下，“理論型”與“應用型”不得不做出一個選擇。例如，傳統木工技術行業，一塊木料的“取平”，學“刨”這個工藝就需要苦練二年，大學只有四年，時間成本就決定了院校的性質，但現階段新形式下利用現代各種技術與設備，結合現代的數字科技，再以短暫的集訓，即可打通理論與實踐間的壁壘，讓二者最大可能性融會。我們現代的工業設計課程的架構分為理論課程與實踐課程，而實踐課程包括CAD/CAM制圖類，例如AutoCAD、Rhi-no3D、ProE.（或Creo）；圖形圖像類軟件AdobePhotoshop、AdobeIllustrator；三維建模類軟件3DSMax、Cinema4D、Ske-tchUP、Rhino3D、ProE.（或Creo）、SiemensMX（UG）；部分軟件既具有制圖功能，又具備3D建模功能，雖然軟件眾多，但這三類軟件每類任選一種，并與數控類輸出設備綜合，并進行短時間集訓，即可完成理論到實物模型的呈現。圖像類軟件Photoshop為基礎軟件，也是必修課程，AI為圖形類基礎軟件，也為藝術設計專業必須掌握的基礎工具軟件，（圖形類軟件還有一種常用軟件Coredraw，因其兼容性問題不推薦使用）。工業設計類專業通常開設Rhino3D軟件課程，其具有強大的二維制圖功能，也具有強大的3D建模功能，某些院校課程體系中也含有3DSMAX建模軟件課程，或者其它類的3D建模軟件，上述課程系統保證了數字模型構架的系統性，包括了二維與三維軟件，其中AI軟件建立了位圖軟件與矢量軟件文件間轉換互通的橋梁，由以上課程準備與基礎，即可進入實物成型的制作過程。

3實踐的實施原理

實踐的實施需要使作適合的設備，快速對接理論的實踐行為的完成需要利用精密的現代數字化設備，包括數字化照相設備、三維掃描設備、三維雕刻設備等。數字照像以及三維掃描儀可以歸納為前端數據采集設備，它與三維建模軟件協同向數控輸出設備提供二維或三維數字文件，三維數字模型提供數字成型設備的基礎文件，基于數字加工技術，按照加工規則，進行短暫集訓，則可以直接用機器代替人工加工制作。數控機器代替人工操作普遍為設計師接受的設備為三維打印機，但數字成型設備還有激光雕刻機、數控CNC雕刻機等。三維打印機，此類設備從理論上是最易使用與表達設計理念的設備，通常把3D模型文件轉化為STL格式進行輸出打印即可完成模型成型。其工作原理是利用X、Y、Z三軸的精確移動，利用“噴”或“照”等之類技術，對三維數據文件進行一定厚度切片解析，轉化為機器文件，后進行“堆”、“疊”介質的“塑形”，完成造型，早期的三維打印機是在樹脂類薄片上進行切割后疊加成型。技術不斷發展，也有用光敏樹脂與蠟做為打印介質熱熔為液狀精準移動、層層堆疊，利用紫外光照射固化成型；亦有碳粉介質與其它粘合方式的碳粉可重復利用的三維打印設備。三維打印機種類繁多，使用的耗材種類也極多，但是其有二個最基本的原則，其一，逐層疊加介質，后一層介質必須依托前一層作為支撐。其二、增材制造方式，即“塑”形工藝，其介質多數為“流質”，材料為復合材料，基于此原則，能較為便捷使用的三維打印機設備是可以在模型空白處自動增加“支撐”材料的機器，如光敏樹脂類的打印機在打印三維原型樣本時，會自動計算出空白處需用蠟介質的結構，并自動填充。無需設計師過多的人為干預。數控雕刻機，此類設備常見的分為三軸、四軸、五軸、多軸與機械臂等，雕刻機為一種“減”材成型設備，其三軸工作原理被三維打印機仿效。

利用主板芯片精確控制x軸、y軸、z軸的精確移動與定位。配合高速精密的主軸電機，選擇適用規格的刀具、對文件進行適當的刀路設置、生成ENG或NC刀路文件文件。即可進行精密切割、浮雕雕刻；配合四軸機器可進行軸雕或稱之為柱雕。五軸雕刻機可以完成被處理對象五個方向（前、后、左、右、上）的切削成型，完成產品的模具級的原型制作。如果采用多軸（五軸以上）雕刻機或機械臂可以對被制作對象全方位的精密切削。由于行業間信息交流的不對等，以及行業保護原因，工業產品設計人員總會被某些不實專業術語給誤導。例如CNC（數字加工中心）設備的使用需要“編程”，此術語讓非理工專業的學生對使用機器感到困難。理解為復雜的類似C語言編程的機器語言，實則“編程”正確的解釋為“編輯刀路”，是指通過選定數字對象設置加工先后順序的過程，即“編輯加工對象工作流程順序”簡稱編程。激光雕刻機。激光雕刻機、數控水刀等運行部分的工作原理與三軸雕刻機運動一致。只是機頭主軸不同而已。激光雕刻（嚴格意義應命名為激光切割）機。為激光發生器通過調焦匯聚激光束，灼燒加工對象完成切割。水刀切割是利用高壓將水進行“射流”，完成切割。如需對之上設備進行分類，可以分三大類，數控切割設備，例如激光切割機、水刀切割機；“減材”數控類設備，例如三軸雕刻機、四軸雕刻機、五軸雕刻機、多軸雕刻機；“增材”數控類設備。基于設備運動原理一致，所以設備的工作原理及流程也基本相同，可以達到理論與實踐的無縫對接，其中手工操作訓練實踐部分可以用“集訓”方式快速代入，其中數字圖形、圖像、建模軟件的學習也是不可或缺的輔助，也是實驗課程重要環節。實驗室教學課程。重點是用實踐的手段，多變、靈活、自由的設計方法，實現理論。另外還需要利用現代便捷的信息，以及資源獲得技術，打破設計思維禁錮，尋求最優化完成工作的能力，并盡可能全程完成自己的設計，縮短產品開發周期快速投入市場，并避免原型由于外包制作帶來的時間成本損耗與知識產權泄露風險。現代新形勢下，設計已經開始追求個性化，之前的批量化生產產品模式已經變為小規模，甚至是單個產品化的設計與生產，我們的應對的策略就不可能單純依靠市場（購買）來完成設計方案，而需采用最大限度的自我全程完成設計作品的方式。在設計中的真實案例設計。案例一：玫瑰紅色棉質面料的襯衫，其輔料為同色縫紉線與13顆紐扣。縫紉線較易配到色，但同色樹脂紐扣極難匹配。

但襯衫紐扣的價格，每顆價格約在0.10～0.50元之內。但在匹配同色紐扣的過程中，所耗時間成本遠遠大于扣子本身成本。如何解決？案例二：廚房有不可拆除斜梁、廚房煙道過小、購買的側吸式油煙機與灶具不在同一中心。問題如何解決？（見圖1）案例一，解決方案難度在于如何找尋與面料匹配同色紐扣附件，從偏執追求完美的角度進行設計，則需在市場或網店中找尋，但商家不會為此種僅有13顆紐扣的需求進行定制完成產品，經濟代價太大，折衷方案則采用黑、白、灰、金、銀色或金屬材質紐扣。但最佳解決方案，思路不應停留在同色鈕扣購買上，而是采用中間媒介進行，購買染色扣子用的染色劑，利用自己專業特長，對色彩進行調和，進行配色染色。案例二，學生給定的解決思路，依然為找尋新的吸油煙機或者強行拆改房屋結構，但此例中找尋的新吸油煙機適合的尺寸，質量太差，繼續找尋，而強行拆改房屋結構不可行，此案最合適的解決方法在于對油煙機的排煙結構進行更改，即自己重新制作排煙裝置，以及墻體的排煙收集器。以上兩例解決方案的解決方法并不難，但學生的思維表現受到禁錮，所以必須教授學生打破固定思維，學習靈活便捷的思維方式，歸納設計方法。在設計中，設計可分為主動對象、被動對象以及中間媒介，當主動對象與被動對象皆不可進行操作時，可以對中間媒介進行改良，此過程則需要實踐實驗。總而言之，現在新形勢下的實驗室完全可以嘗試打破理論與實踐間的壁壘，并充分利用現代數字技術。海量信息資源拓展學生想象力，豐富學生實驗課程，讓實踐輔助理論、理論指導實踐，當然這任重而道遠，這需要我們研究現代新形勢下如何提升工業設計教師工作能力，優化教師的知識結構，更好地利用好工業設計實驗室。

作者：肖瑱 董佳 張軼哲 單位：南京工業大學浦江學院