ресурсоэффективное формообразование в технологиях

XVIII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»
Секция 11: Дизайн и технология художественной обработки материалов
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЕ
В ТЕХНОЛОГИЯХ ХУДОЖЕСТВЕННОЙ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ
Зуев А.В.
Научный руководитель: Кухта М.С, д.ф.н., профессор
Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30
E-mail: [email protected]
Формообразование предметной среды, среды разование одной формы материи или знания в друокружения, рабочего пространства или интерфей- гую, более совершенную, обладающую новыми
сов является главной задачей такого процесса как свойствами. Оператором преобразования, в дан«дизайн».
ном случае является технология, определяющая
При этом, «дизайн» - широкий термин, кото- фактуру, форму, геометрические размеры будущерый обладает, по крайней мере, двумя группами го изделия.То, как изделие будет получено (ковзначений. К первой группе относятся результаты кой, литьем, штамповкой, резкой, фрезерованием
одного из видов человеческой деятельности: ин- или благодаря ручным операциям) будет опредетеллектуальной, творческой, чисто технической ляться на основе выбора материала и типа изделия.
или объединяющий эти группы деятельности че- Данная статья будет посвящена современным методам художественной обработки, конкретно, меловека[6].
Первая группа включает в себя такие понятия таллов, в частности, технологии плазменной резки.
как: замысел, план, намерение, цель, проект, рису- Такой тип резкипозволяет обрабатывать не только
конструкционные материалы, но и практически
нок, эскиз, композиция, умысел.
Вторая группа значений определяет слово «ди- любые сплавы.Суть процесса плазменной резки
зайн» как процесс создания, проектирова- заключается в следующем: между электродом и
ния:предназначать, проектировать, конструиро- металлом, который режется, или между электродом и соплом установки зажигается электрическая
вать, рисовать, изображать, делать эскизы.
Таким образом, формообразование является дуга. Этот процесс осуществляется при помощи
логической совокупностью понятий обоих групп, короткого замыкания или высокочастотного имвыражающей процесс становления и созидания пульса, проходящего между металлом и форсунформы [4]: проектированием оригинальных изде- кой. Дуга превращает газ, который подается в солий (объектов графического и средового дизайна, пло под большим давлением, в струю плазмы. Ее
в том числе), удовлетворяющих техническим, эс- температура может достигать 30000°С, а скорость
тетическим, эргономическим и экологическим струи – 1500 м/с. Плазменная резка обладает сутребованиям.
щественными достоинствами:
В итоге, все, что создается, конструируется,
1. обрабатываются любые металлы — черные,
проектируется, ставит своей целью формирование цветные, тугоплавкие сплавы и т. д;
комфортной среды обитания человека. Дизайн
2. скорость резания малых и средних толщин в
создается не ради «украшательства» - узкого по- несколько раз выше скорости газопламенной резнимания дизайна, а ради человека, ради оптимиза- ки;
ции среды его обитания, среды, в которой он
3. небольшой и локальный нагрев разрезаемой
взаимодействует с объектами дизайна [7].
заготовки, исключающий ее тепловую деформаВозможность создания изделий, удовлетво- цию;
ряющих одновременно всем вышеперечисленным
4. высокая чистота и качество поверхности
условиям,
появилась
относительно
недав- разреза;
но;причиной тому стало стремительное развитие
5. отсутствие ограничений по геометрической
науки, техники и технологий.
форме изделий (рис.1)[8].
Если говорить о материалах, прогресс и непрерывные войны стимулировали появление новых
материалов, отличающихся лучшей обрабатываемостью, прочностью и пластичностью [7]. Сейчас
в арсенале современных дизайнеров огромное количество доступных материалов, каждый из которых имеет свои индивидуальные технические и
Рис.1. Пример изделия выполненного по технолоэстетические характеристики: полимеры, керамигии плазменной резки
ка, стекла, сплавы, нано-материалы.
Дизайнерское проектирование – это элемент
Развитие дизайна в значительной мере обязано комплексного процесса проектирования промышметаллам. Если бы их не было, то сегодня человек
ленной продукции. При этом,на современном этабыл бы лишен зданий, водопровода, линий элекпе технического и экономического прогресса и
тропередач, всех видов наземного, морского и воз- экологической обстановки в мире огромное значедушного транспорта, он не смог бы подняться в
ние имеет не только использование экологически
космос [3].Процесс художественного проектирочистых материалов и производств, но и оптимизавания, в свою очередь, представляет собой преоб- ция и ресурсоэффективное использование конст-
277
XVIII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»
Секция 11: Дизайн и технология художественной обработки материалов
рукционных материалов. Планирование использования материала и выбор способа изготовления
должно осуществляться еще на этапе проектирования для обеспечения рационального использования средств и высокотехнологичного оборудования. Отсюда возникает необходимость в определении принципов формообразования изделий, в
данном случае, из листового металла, обеспечивающих безотходное производство (плазменная
или лазерная резка). В таком случае задача повышения ресурсоэффективности будет сводится к:
1. разработке ПОдля рационального размещения контуров и раскроя будущих изделий на листе
материал;
2. разработке методики создания эскизов художественных металлоконструкций с учетом вариативности использования контуров.
Поиск рационального плана раскроя материала
является одной из насущных задач любого производства. В машиностроении при раскрое листового материала и при большом разнообразии видов
заготовок применяется прямоугольный и фигурный раскрой [1].
В 2005 году Макарчук, А. В. была решена первая из поставленных задач в диссертационной работе «Исследование и разработка математического
и программного обеспечений подсистемы САПР
рационального раскроя листового материала при
лазерной резке» (тот же принцип допустим и для
плазменной резки). Результатом работы стала разработка инструментария проектировщика в виде
подсистемы САПР раскроя листового материала[9]. Но какова тогда роль дизайнера в этом процессе, когда машина лишь экономно распределяет
контуры типовых деталей на листе? Совмещая
творческий подход и возможности современных
САПР, можно добиться не только большей экономии материальных и временных ресурсов, но и
уникальных дизайнерских решений, то есть, фактически, решать вторую задачу: разрабатывать
такие изделия, отходная часть которых при плазменной резке, являлась бы при этом готовыми
другими изделиями.
обеспечивает ресурсоэффективное формообразование при переносе идейтакого рода с листа бумаги на лист стали, например. И теперь уже, на лицо
творческий подход, подкрепленный математическим аппаратом и системами автоматизированного
проектирования. При этом, возможно создание не
только разных изделий, формы которых вписаны
друг в друга, но и сложных «монолитных» (рис. 3).
Рис.3. Декоративная решетка
«ocean» (эскиз автора)
На рисунке 3 представлен пример авторской
разработки декоративной решетки «ocean» для
аквапарка или океанариума, принципиально состоящей из двух частей: медуз (нижняя часть) и
дельфинов (верхняя часть). Возможно два варианта реализации данной концепции: обе части в совокупности образуют цельную ограду, либо существуют по-отдельности. В последнем случае дельфины могут выполнять роль декоративного бордюра, например на дверях, стенах или потолке
помещений, в ключе морской тематики.
Таким образом, определяя общую стилистику и
состав будущего изделия, требуется создать особую компоновку его составляющих, что как раз, в
сочетании с использованием современного программного обеспечения рациональное использование материала.
Список литературы:
1. Бабаев Ф.В. Рациональный раскрой листа на
детали сложных геометрических конфигураций в условиях индивидуального и
мелкосерийного производства. Сварочное
производство, 1967, №1, с. 12-14.
2. Бегенау З.Г. Функция, форма, качество: пер.
с нем./З.Г.Бегенау; под ред. Г.Б. Минервина.- М.: Мир, 1969.
3. Беккер М. Мир металла - М., 1980.
4. Дизайн. Материалы. Технологии: Энциклопедический словарь / Под ред. Куманина
В.И., Кухта М.С.- Томск: Изд-во Томского
политехнического университета, 2011.
5. Магия М.К. Эшера – М.: Арт-родник, 2007
6. Мюллер В.К. Англо-русский словарь. – М.:
Гос. изд-во иностранных и национальных
словарей, 1963.
7. Соколова М.Л. Металлы в дизайне: Научн.изд. – 2-е изд. доп. – М.: МИСИС,
2003.
8. www.autowelding.ru
9. www.dissercat.com
Рис.2. Работы Эшера[5]
К истокам такого сложного формообразования,
в какой-то мере, можно поставить работы нидерландского художника-графика МаурицаКорнелисаЭшера, (рис.2)основанных на всевозможных
разбиениях плоскости и закономерностях трехмерного пространства.
Перетекание и вписывание одного объекта в
другой, отточенные Эшером до мастерства отражают именно тот принцип, соблюдение которого
278