设计材料及加工工艺第四章材料与环境.ppt

第四章材料与环境,环境意识作为一种现代意识，已引起了人们的普遍关注和国际社会的重视。20世纪下半叶是人类历史发展的黄金时代，随着科技和经济的高速发展，工业化大生产与高科技结合产生空前巨大的社会和经济效益，使人们在饱尝工业文明带来的甜头后，也不得不吞下生态环境遭到破坏这颗自己种植的苦果。环境意识是现代社会的产物，也是后工业社会发展的必然。它是现代人类对自然、社会、人性的感悟与理性判断的结果，具有明显的时代特征。人类寄希望于设计，试图通过设计来改善目前的生存环境状况。,4.1 环境意识,在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性，可回收性、可维护性、可重复利用性等）并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求。绿色设计的原则被公认为“3R”的原则，即Reduce,Reuse,Recycle，减少环境污染、减小能源消耗，产品和零部件的回收再生循环或者重新利用。,4.2 绿色设计,绿色设计产生的原因,【背景】资源、环境、人口是当今人类社会面临的三大主要问题，特别是环境问题，正对人类社会生存与发展造成严重的威胁。它和资源、人口两大问题有着根本性的内在联系，特别是资源问题，它不仅涉及人类世界有限资源的合理利用，而且它又是环境问题的主要根源。【产生】为了寻求从根本上解决制造业环境污染的有效方法，不少设计师转向从深层次上探索工业设计与人类可持续发展的关系，力图通过设计活动，在人社会环境之间建立起一种协调发展的机制，这标志着工业设计发展的一次重大转变。“绿色设计”的概念应运而生，成了当今工业设计发展的主要趋势之一。,绿色设计的内容,【包括】绿色设计的主要内容包括：绿色产品设计的材料选择与管理；产品的可拆卸性设计；产品的可回收性设计。【具体内容】1）绿色产品设计的材料选择与管理一方面，不能把含有有害成分与无害成分的材料混放在一起；另一方面，对于达到寿命周期的产品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要用一定的工艺方法进行处理，使其对环境的影响降到最低.2）产品的可回收性设计 综合考虑材料的回收可能性，回收价值的大小，回收的处理方法等.3）产品的可拆卸性设计 设计师要使所设计的结构易于拆卸，维护方便，并在产品报废后能够重新回收利用。除此之外，还有绿色产品的成本分析，绿色产品设计数据库等。,绿色设计的设计方法,模块化设计对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能，不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，满足不同的需求。循环设计循环设计既是回收设计，就是实现广义回收所采用的手段或方法，即在进行产品设计时，充分考虑产品零部件及材料的回收的可能性，回收价值的大小，回收处理方法，回收处理结构工艺性等与回收有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用，环境污染最小的一种设计的思想和方法。极简设计从20世纪80年代开始，一种追求极端简单的设计流派，将产品的造型化简到极致，这就是所谓的“简约主义”。,绿色设计的基本特征,环境协调性环境协调性是指产品开发与使用的整个过程中，对人类生态环境与自然环境的协调友谊程度。价值创造性绿色设计包含着创造性的内涵，体现在：结构与零部件设计中的结构技术的更新与进步变化；在材料与工艺选择中的污染防范技术的应用；在人与环境整体关系中的创新设计和提高产品总体价值的措施。功能全程性绿色设计将产品的生命周期从“产品制造到投入使用”，延伸到“产品使用结束后的处理及回收利用”，从而在设计过程中从整体的角度理解和掌握与产品有关的环境问题及原材料的循环管理和利用，废弃物的处理与回收利用的问题，便于绿色设计的整体过程的优化和全程性功能目标实现。,绿色设计的基本原则6R原则,1研究(Research)重视研究产品的环境对策，着眼于人与自然的生态平衡关系，从设计伦理学和人类社会的长远利益出发，以满足人类社会的可持续发展为最终目标，详尽考察研究新产品生命周期全过程对自然环境和人的影响，即在设计过程的每一个决策中都充分考虑到环境效益，尽量减少对环境的破坏。2保护(Reserve)最大限度地保护环境避免污染，尽可能减缓由于人类的消费而给环境增加的生态负荷，减少原材料和自然资源的使用，减轻各种技术、工艺对环境的污染。3减量化(Reduce)这一原则的目标是减少物质浪费与环境破坏，包括：产品设计中的减小体量，精减结构；生产中的减少消耗；流通中的降低成本与消费中的减少污染。,绿色设计的基本原则6R原则,4.回收(Recycling)内容有：一通过立法形成全社会对资源回收与再利用的普遍共识；二通过材料供应商与产品销售商的联手建立材料回收的运行机制；三通过产品结构设计的改革，使产品部件与材料的回收运作成为可能。5重复使用(Reuse)两个层次为：一是将废弃产品的可用零部件用于合适结构中，继续发挥其作用；二是更换零部件，使原产品重新返回使用过程。产品重复使用的频率越高，越是降低了废弃物产生的速率。6再生(Regeneration)内容有：一通过回收材料并进行资源再生产的新颖设计，使得资源再利用的产品得以进入市场；二是通过宣传与产品开发的成功，使再生产品的消费为消费者接受与欢迎。,产品设计的绿色观念,产品设计的绿色观念,产品设计的绿色观念由四个层次组成:第一层为目标层，以设计出绿色产品为绿色设计的总目标；第二层为绿色设计的内容层，包括绿色产品的结构设计、环境性能设计、绿色设计的材料选择和资源性能的设计；第三层为绿色设计的主要阶段层，即实现绿色设计内容所考虑的主要过程，包括产品生产过程、使用过程和回收处理过程等产品生命周期各阶段；第四层为设计因素层，即绿色设计过程应考虑的主要因素，包括时间、成本、材料、能量和环境影响等。,在产品的设计中，应采取“从开始就要想到终结”的绿色设计观念，即设计时就让产品在整个生命周期内不产生环境污染的策略，而不是产品生产污染后再采取措施补救的策略。,针对产品绿色设计的观念，设计师应考虑以下几方面：安全性：设计不能危及使用者的人身安全及正常的生态秩序，产品的使用要充分考虑到对人的安全性和对环境的无污染性。因此要慎重选材，放弃或减少使用任何带有毒副作用的设计材料、粘接剂、印刷油墨以及其他的配件等。节能性：世界上各类资源日趋贫乏，人类的任何一种行为都应考虑到节约能源与资源，未来的设计应以减少用料或使用可再生的材料为基础，加强材料、能源以及其他资源的使用效率，提高产品效能，延长产品的生命周期，降低产品的淘汰更换率。尽量采用节能新技术和省料新工艺，减少不必要的造型装饰。,生态性：应考虑到设计对环境保护所起到的重要意义，努力避免因设计不当和选材的失误而造成的环境污染与公害。对此，人们应提倡使用无害于环境的材料和在自然环境下易降解、易于回收的材料。社会性：设计是时代文化的一种表征，任何设计都应考虑到对社会模式、文化价值观、伦理道德及精神领域等诸方面的影响。积极适应消费者的环保心理，树立绿色消费意识，建立绿色灯罩采用PVC或PP的再生塑料。,绿色设计的发展方向1、绿色产品的设计绿色产品的设计是绿色设计中最有成就的设计成果，它不仅表现在产品的少量化设计，还表现在产品的再利用化设计和资源再生设计。产品的简约设计不仅表现在产品体量的“轻、薄、短、小”，还体现在产品结构的精简与品质的高性能化。产品的可拆卸设计设计的产品可以拆卸和分解，并可重新组合使用。,绿色设计的发展方向,2、绿色包装的设计无包装设计再利用包装3、绿色能源的开发4、创造有生命力的材料,4.3 绿色材料,绿色材料的主要内涵,绿色材料是指具有良好使用性能，对资源和能源消耗少，对生态环境污染小，可再生利用率或可降解循环利用率高，在材料的制备、使用、废弃及到再生循环利用的整个过程中，都与环境协调共存的材料。三个明显特征：先进性：发挥材料的优异性能，为人类开拓更广阔的活动范围和环境；环境协调性：减轻地球环境的负担，提高资源利用率，对枯竭性资源的完全循环利用，使人类的活动范围同外部环境尽可能协调；舒适性：使人们乐于接受和使用，使活动范围中的人类生活环境更加繁荣、舒适。,典型的绿色材料,1、生物降解材料一类是淀粉基热塑性塑料制品，另一类是脂肪族聚酯塑料制品。2、循环与再生材料例如，各种废旧塑料、农用薄膜的再生利用，铝罐、铁罐、塑料瓶、玻璃瓶等旧包装材料的回收利用，冶金炉渣的综合利用，废旧电池材料、工业垃圾中金属的回收利用等，正在进行工业化规模的实施。3、净化材料陶瓷过滤器吸附材料有害气体转换技术废水净化材料4、绿色建筑材料基本型用废弃物型的建材节能型建材健康型材料 抗菌材料5、绿色能源材料指洁净的能源，如太阳能、风能、水能以及废热和垃圾发电能源。,绿色材料的评价方法（LCA）对于绿色材料的评价，不少国家采用材料生命周期评价法。它以开发利用环境负荷最小的产品为目的，是产品从原料获取到最终废弃处理的全过程中对社会和环境影响的评价方法。开展对材料或产品及其生产使用直至废弃生命周期或环境协调性的评估研究，是改造或者淘汰某一材料产品或生产工艺的基础性工作，通过对生命周期评价方法的示范性研究形成材料开发应用废气到再生循环整个生命周期与生态环境间的相互作用和相互制约的理论，揭示人类材料需求活动所引起的生态环境变化以及生态环境变化对人类生存所需材料的质量和数量影响规律，制定材料的环境评估标准。,4.4 材料选择对环境保护的考虑,1、选用适合产品使用方式的材料，对各种材料的种类、使用量和使用条件等都加以严格的限制。提高产品效能，延长产品生命周期，减低产品的淘汰率。2、减少使用材料对环境的破坏和污染，避免使用有毒、有害成分的原料。3、材料使用单纯化、少量化，尽量避免多种不同材料的混合使用，限制产品中所使用材料种类。4、尽量选用可回收再生或重复使用的材料，避免抛弃式的设计，减少垃圾的产生，提倡易拆卸的结构，标明部件中所使用的材料名称，明确标 示回收标志，使消费者能明确了解回收的材料类别，进行垃圾分类，以便回收再利用，以利于资源的再循环利用。5、选用废弃后能自然分解并为自然界吸收的材料。6、减少不必要的表面装饰，尽量选用表面不加任何涂饰、镀覆、贴覆的原材料，便于回收处理和再利用的目的。,4.5 影响材料选择的环境因素,(1)冲击与振动(2)温度与湿度(3)人为破坏(4)火灾危,(5)生物危害(6)污损(7)气候影响(8)噪声,模块拆卸系列案例,The Newton Coffee Table,循环材料系列案例,Artek 2nd Cycle|Artek再生版家具,Y Water,2010年温哥华冬奥会的奖牌,Ecopod|家用回收器,INDEX:2007-IMPRINT,绿色材料椅子,GREEN BEING|绿色设计绿东西,橡胶遇到挎包,reSEAT,DELL Studio Hybrid,绿色迷你台式机,能源转化系列案例,Energy Bucket|收集阳光的能量桶,wind to light,风光,环保车轮,人力洗衣机,太阳能无线键盘,quietrevolution垂直风力发电机,INDEX:2007-BCK Solar Cooker太阳能折叠式便携炊具,环保充电电池,极简主义风格系列案例,The Newton Coffee Table,警示作用情趣设计案例,冰雪的呐喊,思考题你人为的绿色设计是怎样的，简单构思一个设计，文字说明即可。,