仿生设计在工业设计的应用

仿生设计在工业设计的应用


仿生设计在工业设计的应用

在现代工业设计中,仿生设计具有较为广阔的发展空间,需要对其高度重视。现对仿生设计作简要阐述,分析仿生设计的应用意义,并结合实际情况,对仿生设计在现代工业设计中的具体应用作一探讨。

仿生设计;现代工业;具体应用

工业设计是现代工业产品研发生产的关键环节。在工业设计过程中,仿生设计技术的应用可以为工业产品设计工作者提供设计思路,可以提升工业设计产品美感。仿生设计本身具有创新性、活力性的特点,仿生设计的应用往往可以推动工业产品设计的创新,可以让产品设计品质得到保证、意蕴得到提升。

1仿生设计相关概述

仿生设计主要指的是一门融合设计内容和仿生内容的综合学科,不同于仿生学,仿生设计本身研究的对象主要是自然环境中物体的“音”“形”“色”等,通过对其进行选择加工,可以完成具体设计工作。仿生设计是一种人类繁衍进化中经验积累的重要表现。在具体仿生设计中,主要包含了生物种类仿生、生物系统仿生等多个方面,当前,世界仿生设计的主要研究重点为仿生结构、仿生形态以及仿生材料,我国仿生设计学科起步虽然较晚,但就目前来看,在动力学、机械工程以及航天事业中,仿生设计理念均得到了有效应用,设计师通过对简单形式美法则予以突破,利用仿生设计手法让人工制品与人之间的界限得到打破,可以创造具有情趣感的环境。

2仿生设计在现代工业设计中的应用意义

仿生设计绝不仅仅是简单模仿自然界对象形态,而要在具体设计工作中,对一定设计技术、科学技术予以科学应用。现就仿生设计在现代工业设计中的应用意义进行分析。

丰富设计造型.jpg

2.1丰富设计造型

在现代工业设计中,仿生设计可以让产品设计造型的可供选择性得到有效提升。在自然界中,不同的主体具有不同的形态、功能、结构、肌理以及色彩等,如五颜六色、形态各异的动物等,在仿生设计过程中,这些主体都是重要对象,因此,仿生设计具有丰富设计造型的重要作用。

增添产品情趣.jpg

2.2增添产品情趣

仿生设计在现代工业设计中的应用可以让产品附加值得到提升,可以让工业产品情趣得到增添。仿生本身具有交互性、趣味性和形态性特点,随着城市化进程的不断推进,现代居民与自然界之间的距离却渐渐疏远,人们迫切需要亲近大自然,利用仿生设计技术,可以让城市居民的需要在一定程度上得到满足,而情趣的增添必然可以为产品的营销以及市场影响力的扩大起到重要作用。

2.3优化功能结构

现代工业设计中仿生设计技术的应用可以让产品功能结构得到优化,可以让设计成本得到降低。仿生设计本身是基于科学目标基础之上,在自然界中所寻求的一条方向正确且便捷的设计之路,可以让最优设计方案快速得出,同时可以让设计过程中所投入的时间成本、人力成本和技术成本得以减少。

2.4增加产品内涵

在21世纪,工业产品文化已经成为产品市场竞争中的重要因素,如何在产品设计中融入优秀文化,增加产品内涵已经成为各个工业厂商在产品设计中必须思考的问题。我国各个地方的民族文化往往关联着当地的特色建筑、特色习俗以及特色生物,通过仿生设计,可以让产品更具文化内涵,可以提升其市场竞争力。在仿生设计目标导向下,可以制定出与符号象征、符号品味相符的设计方案。

3仿生设计在现代工业设计中的具体应用

依照不同角度可以将仿生设计划分为不同类型,如依照模仿逼真性,就可以将其划分为抽象仿生设计、具象仿生设计类型;如依照仿生对象种类,就可以将其划分为植物仿生设计、动物仿生设计、人类仿生设计、昆虫仿生设计以及微生物仿生设计类型[1];如依照生物态势,就可以将其划分为动态仿生设计与静态仿生设计;依照生物系统结构,可以将其划分为形态仿生设计、结构仿生设计以及功能仿生设计等类型。现阶段,生物系统结构的划分方法应用较为广泛。

形态仿生3.jpg

3.1形态仿生设计

所谓形态仿生设计,主要指的是针对动植物、人类以及微生物表象特征、内在形态特征进行研究,利用一定艺术手法以及设计技术在设计工作中对其加以运用的过程。现阶段,形态仿生设计主要包含2种主要类型,一是整体形态仿生设计,二是局部形态仿生设计。在工业设计过程中,形态仿生设计得到了较为广泛的应用。以汽车行业为例,如甲壳虫汽车、鲶鱼车、熊猫车都是形态仿生设计中的著名案例。甲壳虫汽车最早是德国专家于1933年设计而成,由大众公司在1934年进行生产,因为对甲壳虫进行形态仿生设计,其具有十分流畅的线条与可爱的外观,一经推出就受到社会各界的广泛欢迎,至今,其世界累计销量已经超过2000万辆。

结构仿生.png

3.2结构仿生设计

结构仿生设计主要是对生物结构进行研究,在工程力学基础之上,仿生模拟设计结构、材料以及具体系统,让产品结构得到设计优化。如飞机就是此种仿生设计技术在工业设计领域的代表。一般情况下,在飞机飞行过程中,会有共振情况出现,可能会导致机翼折断,出现飞机失事现象。在自然界中,昆虫在3亿年前就已经学会了飞行,其翅膀却不会因高速飞行而折断,这主要是因为昆虫翅膀上方存在角质加厚区,多被称为翅痣、翼眼,这一结构组成部分对于稳定飞行具有保障作用。在结构仿生设计过程中,科学家模仿翅痣设计了平衡重锤,解决了飞行翅膀折断的问题[2]。除飞机之外,在现代工程中,还有很多结构仿生设计的典型案例,如德国所发明的新式象鼻机械臂,就参考了自然界中的大象鼻子,保证了该机械臂在应用中的弯曲、伸缩性,提升了机械臂的应用柔韧度、灵活度。

3.3功能仿生设计

功能仿生设计主要是通过研究生物功能,并在产品设计中对其进行有效应用的方法。功能仿生设计由来已久,如鲁班就从草叶中获得启发,发明了木工领域必备的工具———锯子。在现代工业设计中,功能仿生设计依然较为常见,是现代工程师、设计师设计工作中的重要技术。如针对鱼类进行功能仿生设计就发明了潜水艇。鱼类之所以可以在深海中生存、活动,主要是利用鱼鳔肌对鱼鳔进行有效控制,改变体内空气含量,进而影响整体密度情况,在水中,浮力会出现变化情况,进而上升、下潜。通过模仿鱼类功能,对潜水艇蓄水仓注水变化予以有效利用,可以让其起到类似鱼鳔的作用,完成潜水艇的上升、下潜。除潜水艇以外,如雷达系统、烟雾弹也是功能仿生设计在现代工业中的代表,在使用此类产品时,很容易联想起所模仿的自然生物[3]。

肌理仿生.jpg

3.4肌理仿生设计

肌理仿生设计主要指的是对自然界中生物表面组织结构、纹理质感和特征属性进行有效模拟,进而让工业产品纹理设计工作得以顺利完成,提升客户情感体验。肌理仿生设计的有效应用可以让产品拥有类似自然生物外表的质感,同时可以通过利用生物表皮机构实现一系列特殊功能。以服饰设计为例,如人造革、人造皮草已经成为人们日常生活中极为常见的材料,模拟生物肌理的设计可以让其获得类似真实质感的同时起到环保作用。除此之外,如在自清洁玻璃的工业设计中,就对荷叶表面进行肌理仿生设计,起到了良好的自清洁效果,同时具有防结冰作用。

3.5色彩仿生设计

顾名思义,色彩仿生设计主要指的是在工业产品设计中对自然界中生物色彩进行模拟,以让产品设计更为多彩。颜色会对人的情绪造成影响,选择一种恰当的颜色可以让工业产品设计优化性提升,在常见颜色中,有多种颜色都是在自然界中提取的,如咖啡色、宝石蓝色、玫瑰红色等,自然色彩对于设计师设计思路的拓展具有重要作用,同时可以起到一定功能作用。如军用迷彩服就利用了自然界中的常见颜色,应用变色龙生物伪装原理,可以让自身的可辨识性降低,进而得到保护军人安全的效果。而在一些工业产品、路标警示的设计中,采用了黄黑相间的配色,以达到强调突出的目的。仿生设计技术当前在我国社会生活中已经随处可见,其对于工业生产设计具有重要作用。在未来,因为人工智能技术、互联网技术的发展,仿生设计技术必然会朝着高新化、科学化、多学科融合化以及丰富化的方向发展,其依然具有较为广阔的发展前景,因此,需要在具体工业产品设计中对其开展充分研究、科学应用,进而提升仿生设计技术应用水平。

4结语

在现代工业设计中,仿生设计的应用可以起到丰富设计造型、增添产品情趣、优化功能结构以及增加产品内涵的重要作用。现阶段,形态仿生设计、结构仿生设计、功能仿生设计、肌理仿生设计以及色彩仿生设计均得到了广泛应用。考虑到未来发展前景,相关工作人员还需要在工业设计中对仿生设计技术开展进一步的研究工作,做到取于自然、高于自然,以提升工业设计中仿生设计的应用价值。

参考文献

[1]李镜茹,刘垚.仿生设计在现代工业设计中的应用[J].建筑与文化,2019(7):246.

[2]王洪彬.基于形态仿生的概念车造型设计研究———以人体形态仿生为例[D].长春:长春工业大学,2019.

[3]许晓.仿生设计在现代陶瓷茶具设计中的应用[J].山东工业技术,2018(12):42.

作者:王雪健 陈冲 单位:荆楚理工学院