仿生设计与绿色设计ppt课件.ppt

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1、仿生设计与绿色设计ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望在自然界中，生物经过漫长在自然界中，生物经过漫长的进化，各有其复杂的结构的进化，各有其复杂的结构和奇妙的功能系统。和奇妙的功能系统。一只螳螂能在一只螳螂能在0.050.05秒的瞬间，捉住一只飞虫。秒的瞬间，捉住一只飞虫。尼龙搭扣的尼龙搭扣的产生就是仿生学法产生就是仿生学法运用的一个很好的例子运用的一个很好的例子苍耳籽苍耳籽仿生设计的基本概念仿生设计的基本概念仿生设计学是以自然界万事万物的仿

2、生设计学是以自然界万事万物的“形形”、色、色”、“音音”、“功能功能”、“结构结构”等为研究对等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理，象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理，为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。新的途径。师法自然的仿生设计是一种重要的设计方法。师法自然的仿生设计是一种重要的设计方法。建构人与机器、生态自然与人造自然之间的高建构人与机器、生态自然与人造自然之间的高度和谐，是仿生设计的主要目标。度和谐，是仿生设计的主要目标。仿生设计的发展历史仿生设计的发展历史相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢

3、，相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害；四千多年前，我们的祖先以防御猛兽的伤害；四千多年前，我们的祖先“见飞蓬转而知为车见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车。古，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车。古代庙宇中大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像大代庙宇中大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的腿。象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的腿。我国古代劳动人民对水生动物我国古代劳动人民对水生动物鱼类的模仿也卓有成效。通过对鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活

4、的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。还有古代水战中使用的火箭武器响。还有古代水战中使用的火箭武器“火龙出水火龙出水”。仿生设计的主要内容仿生设计的主要内容1、形态的仿生、形态的仿生2、功能的仿生、功能的仿生3、结构和材料的仿生、结构和材料的仿生形态仿生的分类形态仿生的分类1）具象形态的仿生）

5、具象形态的仿生 具象形态是真实的外界形态映入眼帘刺激神经具象形态是真实的外界形态映入眼帘刺激神经后，观察者所感觉到的存在形态。由于具象形后，观察者所感觉到的存在形态。由于具象形态具有很好的情趣性、可爱性、有机性、亲和态具有很好的情趣性、可爱性、有机性、亲和性、自然性，人们普遍乐于接受，在玩具、工性、自然性，人们普遍乐于接受，在玩具、工艺品、日用品应用比较多。艺品、日用品应用比较多。设计案例：设计案例：设计案例：设计案例：设计案例：设计案例：儿童灯具儿童灯具仿生设计的趣味性更能展现温馨亲和，更容易让人在想象力的作用下会心一笑。儿童灯具的创意就产生了 形态仿生学法，不能简单的理解为模仿生物外形进行

6、制造，而是要抓住事物的主要特点，讲究神似。利用熊的形态仿生设计的小容器椅子的仿生设计，椅背侧面似鸟嘴，轴相当于眼睛，坐面充当翅膀，并且椅背和坐面都用红色相呼应。飞利浦照相机采用仙鹤的形态为创作原形进行仿生设计另一款以仙鹤为原形的仿生设计的椅子以提取大象主要形态并运用夸张的手法进行仿生设计的胶带盛器以仿生啄木鸟的嘴巴进行设计的订书机以仿生青蛙进行设计的书页夹形态酷似小老鼠的鼠标形态模拟各种人的姿态的椅子2）抽象形态的仿生）抽象形态的仿生 抽象形态是用简单的形体反映事物独特的本质特征。抽象形态是用简单的形体反映事物独特的本质特征。此形态作用于人时，会产生此形态作用于人时，会产生“心理心理”形态，这

7、种形态，这种“心心理理”形态依据生活经验的积累，经过联想浮现于脑海形态依据生活经验的积累，经过联想浮现于脑海中，那是一种虚幻的，不实的形，但是这个形经过个中，那是一种虚幻的，不实的形，但是这个形经过个人主观的喜怒哀乐联想所产生的形变化多端、色彩丰人主观的喜怒哀乐联想所产生的形变化多端、色彩丰富，这与生理上感觉到的形大异其趣。富，这与生理上感觉到的形大异其趣。形态仿生的分类形态仿生的分类设计案例：设计案例：设计案例：设计案例：设计案例：设计案例：产品名称：产品名称：“苍鹭苍鹭”台灯台灯个性仿生音响个性仿生音响 宝马H2R 功能仿生设计功能仿生设计功能仿生设计主要研究生物体和自然界物功能仿生设计主

8、要研究生物体和自然界物质存在的功能原理，并用这些原理去改进质存在的功能原理，并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统，以促进产品现有的或建造新的技术系统，以促进产品的更新换代或新产品的开发。的更新换代或新产品的开发。蜻蜓的飞行原理与直升飞机蜻蜓的飞行原理与直升飞机昆虫单复眼与生物显微镜昆虫单复眼与生物显微镜 高级研究用正置生物显微镜：内置“复眼”照明，使数码成像更为理想。一次能拍千百张相同的照片。人们在人们在“仿生制造仿生制造”中不仅是师法大自然，而中不仅是师法大自然，而且是学习与借鉴他们自身内部的组织方式与运且是学习与借鉴他们自身内部的组织方式与运行模式。有的结构精巧，用材合理，符合自然行

9、模式。有的结构精巧，用材合理，符合自然的经济原则；有些甚至是根据某种数理法则形的经济原则；有些甚至是根据某种数理法则形成的，合乎成的，合乎“以最少材料以最少材料”构成构成“最大合理空最大合理空间间”的要求。这些为人类提供了的要求。这些为人类提供了“优良设计优良设计”的典范。的典范。3、结构和材料的仿生、结构和材料的仿生 蜂巢与散热器蜂巢与散热器有效散热有效散热节省材料节省材料坚固坚固绿色产品设计绿色产品设计生态产品准则生态产品准则:（）减少天然原材料消耗。（）减少天然原材料消耗。（）选择原材料要考虑加工过程中节省能源和水。（）选择原材料要考虑加工过程中节省能源和水。（）减少包装造成的废物。（）

10、减少包装造成的废物。（）考虑产品部件容易拆卸，使材料可被回收再利用。（）考虑产品部件容易拆卸，使材料可被回收再利用。（）尽量使产品小型化。（）尽量使产品小型化。绿色设计的概念绿色设计的概念绿色设计GD(Green Design)，也称为生态设计ED(Ecological Design)、环境设计DFE(Design for Environment)、生命周期设计LCD（Life Cycle Design）或环境意识设计ECD（Environmental Conscious Design）等。绿色产品GP（Green Product），也称为环境协调产品（Environmental Consci

11、ous Product）是绿色设计的最终体现，是产品绿色程度的载体。就是在其生命周期全程中，符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率最高，能源消耗最低的产品。绿色设计的主要内容绿色设计的主要内容绿色产品设计的材料选择与管理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拆卸性设计产品的可回收性设计产品的可回收性设计产品包装设计产品包装设计绿色产品的成本分析绿色产品的成本分析绿色产品设计数据库绿色产品设计数据库绿色设计的主要内容绿色设计的主要内容绿色产品设计的材料选择与管理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一方面，不能把含有有害成分与

12、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一定的工艺方法进行处理，使其对环境的影响降到最低到最低 。绿色设计对材料的要求绿色设计对材料的要求 绿色设计首先应要求构成产品的材料具有绿色特性，在产品的整个寿命周期内，这类材料应有利于降低能耗、环境负担最轻。具体来说：所用材料应是低能耗、低成本、少污染的材料。这是对所用材料自身来说。例如热饮料杯的材料选用应该选用聚苯乙烯。所用材料应是易加工且加工中无污染或污染最小。这是对

13、材料制成零件的制造过程来考虑。所用材料应是易回收、易处理、可降解、可重用。这是从产品报废后易于处理的角度考虑。绿色材料的概念绿色材料的概念 绿色材料GM（Green Material），又称环境协调材料ECM（Environmental Conscious Materials）或生态材料（Ecomaterials)，是指那些具有良好使用性能或功能，并对资源和能源消耗少，对生态与环境污染小，有利于人类健康，再生利用率高或可降解循环利用，在制备、使用、废气直至再生循环利用的整个过程中，都与环境协调共存的一大类材料。绿色材料不仅包括直接具有净化环境、修复等功能的高新科技材料的开发，也包括对使用量大而

14、面广的传统材料及其产品的改造，使其“环境化”。绿色设计中材料选择绿色设计中材料选择选择绿色材料选择绿色材料进行绿色设计最根本的出路进行绿色设计最根本的出路减少所用材料的种类减少所用材料的种类选用废弃后能自然分解并为自然界吸收的材料选用废弃后能自然分解并为自然界吸收的材料例如可自然降解的塑料例如可自然降解的塑料选用不加任何涂镀的原材料选用不加任何涂镀的原材料大部分涂料有毒，涂大部分涂料有毒，涂镀工业给环境带来污染镀工业给环境带来污染选用回收材料或再生材料选用回收材料或再生材料许多材料如塑料、铝等许多材料如塑料、铝等均可回收再利用均可回收再利用尽可能选用无毒材料尽可能选用无毒材料绿色材料的现状与发

15、展绿色材料的现状与发展纯天然材料的开发和利用纯天然材料的开发和利用再循环制备和使用的材料再循环制备和使用的材料环境兼容性涂层材料环境兼容性涂层材料汽车尾气净化用催化剂材料汽车尾气净化用催化剂材料 木材是地球上数量最多的植物材料木材是地球上数量最多的植物材料,日本用木材建造的大日本用木材建造的大型体育场馆和娱乐设施。从生态观点看，木材加工能耗低，型体育场馆和娱乐设施。从生态观点看，木材加工能耗低，可再生循环利用，易于处理。在日本，许多储存了几十年甚可再生循环利用，易于处理。在日本，许多储存了几十年甚至上百年的旧木酒桶，以往都被人丢弃或当柴烧，一家具公至上百年的旧木酒桶，以往都被人丢弃或当柴烧，一

16、家具公司偶然发现并加以利用，使这废弃的木酒桶成了家具的上好司偶然发现并加以利用，使这废弃的木酒桶成了家具的上好木材。具体作法是：先将木酒桶拆开，将弯曲的木板条进行木材。具体作法是：先将木酒桶拆开，将弯曲的木板条进行热压处理，然后再将压直了的木板条拼成板材，进行抛光，热压处理，然后再将压直了的木板条拼成板材，进行抛光，上漆等工艺处理，成了桌、茶几、长椅等家具的面板。利用上漆等工艺处理，成了桌、茶几、长椅等家具的面板。利用旧木酒桶做的家具，不仅降低成本旧木酒桶做的家具，不仅降低成本35%35%以上，而且因木酒桶长以上，而且因木酒桶长时间被酒精渗透、浸泡，制造出来的家具竟然从未发生蛀虫时间被酒精渗透

17、、浸泡，制造出来的家具竟然从未发生蛀虫现象！现象！柚木自行车：由柚木自行车：由爪洼种植园中的爪洼种植园中的柚木制成柚木制成 Tripp Trapp 成长椅，木制，它有效地增大了使用对象的范围，通过部件间的组合和调节，使其适用于从婴儿到成年人各个阶段，成为一件可以终生使用的产品。1985年由意大利设计师安德烈亚布兰茨设计的椅子 可回收材料可回收材料：许多材料如塑料、铝等均可回收使用。：许多材料如塑料、铝等均可回收使用。因为这些材料回收后的性能基本不变，或下降很少。使因为这些材料回收后的性能基本不变，或下降很少。使用可回收材料不但可减少资源的消耗，而且可以减少原用可回收材料不但可减少资源的消耗，而

18、且可以减少原材料在提炼加工过程中对环境的污染。如计算机的显示材料在提炼加工过程中对环境的污染。如计算机的显示器外壳、键盘等都可使用可回收塑料来制作。如果可回器外壳、键盘等都可使用可回收塑料来制作。如果可回收塑料的性能不能满足零件的要求，可考虑在可回收塑收塑料的性能不能满足零件的要求，可考虑在可回收塑料中加入一定比例的新塑料粒子，以改善其性能。如美料中加入一定比例的新塑料粒子，以改善其性能。如美国设计是利用再生材料制成的双层波纹纸板代替木板制国设计是利用再生材料制成的双层波纹纸板代替木板制作包装用的托架，与木材相比，同强度的托架其重量减作包装用的托架，与木材相比，同强度的托架其重量减少四分之三，

19、更重要的是其本身还能被再次处理循环利少四分之三，更重要的是其本身还能被再次处理循环利用。用。可回收的包装纸产品易拉罐灯座和再生材料制成的灯罩伯纳德活尔纳森eco-friendly footwear一次性鞋（铜奖、印度）由被回收的新闻用纸的纸浆做成。它是完全地生物可分解的，Soulmates 是一个低廉和环境友好的选择，使用在医院,旅馆,软件产业,宗教地方,凝思中心,按摩厅或在飞行路线较长的航空器中。可回收的无毒无味的塑料盒可回收的塑料包装，无毒、无味、无菌。再生纸制成的包装盒用再生纸包装的彩色铅笔用再生纸包装的彩色铅笔型环保型真空吸尘器，外壳使用的是再生塑料再生塑料制成的电话机壳，废弃后，可再

20、回收“青蛙公司”设计的型无线电太阳能钟，运用回收的再生材料设计的由废旧零件设计的产品运用废料制作的意运用废料制作的意大利设计师安德烈大利设计师安德烈亚亚 布兰茨的作品布兰茨的作品Patagonia 软毛衣服，是由塑料瓶子压成玻片，打成捆，纺成纤维,然后织成的。这是一款由百分之百这是一款由百分之百回收铝制成的椅子，这款回收铝制成的椅子，这款椅子的回收的椅子的回收的比例为百分之六十七。比例为百分之六十七。绿色设计要求选择可降解材料可降解材料。国外已开始采用废弃后在光合作用或生化作用下能自然分解的塑料制作包装材料。在我国，福州塑料科学技术研究所与福建省测试技术研究所已率先成功研究出由可控光塑料复合添

21、加剂生产一种新型塑料薄膜的技术。这种塑料薄膜在使用后的一定时间内即可降解成碎片，溶解在土壤中被微生物吃掉，从而起到净化环境的作用。这种新薄膜可用于垃圾袋、包装袋、农用膜等。使用可降解纸制作的产品绿色前沿绿色前沿汽车业汽车业 绿色汽车泛指节约能源、对环境污染极小或是零污染的汽车。目前主要包括：电动汽车、太阳能汽车、风动空气汽车、天然气汽车、液化气汽车、酒精汽车等。目前电动汽车是最接近市场化的绿色汽车。美国通用汽车公司的EV1是最早的电动汽车,也是世界上节能效果最好的汽车之一。它采用全铝合金结构,流线造型，一次充电可行驶112144km。氢燃料汽车氢燃料汽车经由燃料电池装置，可以将氢气转为水蒸气，

22、从而产生动力。测试表明，氢动力汽车的排放污染为0。德国宝马公司的氢能源汽车德国宝马公司的氢能源汽车 尽管绿色设计并不注重美学表现或狭义的设计语言，但绿色设尽管绿色设计并不注重美学表现或狭义的设计语言，但绿色设计强调尽量减少无谓的材料消耗计强调尽量减少无谓的材料消耗,重视再生材料使用的原则在产品的重视再生材料使用的原则在产品的外观上也有所体现。在绿色设计中，外观上也有所体现。在绿色设计中，“小就是美小就是美”、“少就是多少就是多”具具有了新的含义。从有了新的含义。从20世纪世纪80年代开始，一种追求极端简单的设计流年代开始，一种追求极端简单的设计流派兴起派兴起,将产品的造型化简到极致，这就是所谓

23、的将产品的造型化简到极致，这就是所谓的“减约主减约主”(Minimalism)。法国著名设计师菲利普法国著名设计师菲利普斯塔克（斯塔克（Philip Starck,1949-）是减约）是减约主义的代表人物。菲利普是一位全才，设计领域涉及建筑设计、室内主义的代表人物。菲利普是一位全才，设计领域涉及建筑设计、室内设计、电器产品设计、家具设计等等。他的家具设计异常简洁设计、电器产品设计、家具设计等等。他的家具设计异常简洁,基本基本上将造型简化到了最单纯但又十分典雅的形态上将造型简化到了最单纯但又十分典雅的形态,从视觉上和材料的使从视觉上和材料的使用上都体现了用上都体现了“少就是多少就是多”的原则。的

24、原则。减约主义设计减约主义设计1994年,斯塔克为沙巴法国公司设计的一台电视机,采用了一种用可回收的材料-高密度纤维模压成型的机壳,同时也为家用电器创造了一种“绿色”的新视觉。斯塔克设计的路易20椅及圆桌 斯塔克设计的床头收音机等 躺椅自行车主要的支撑是中间的大梁，一般废弃车子主要的构架还是可以再利用的，平行放置，中间连接支撑，简洁的躺椅就诞生了。废弃自行车家具系列产品废弃自行车家具系列产品座椅首先用车筐和车把用螺丝连接，做了一对赋有趣味的小椅子，可以供孩童玩耍。其次用停车柱和木板连接做了一对类似于小马扎的凳子，停车柱本身的曲线就极赋美感，给产品增色不少。灯具系列利用废弃的挡泥板和货物架做了三

25、款灯具，利用挡泥板作为灯罩，既有使光线间接照射的功能，而且和货物架经过巧妙结合，给人一种昂头前进的鸟的形象，具有趣味性；还巧妙利用货物架的夹子夹写字板上去，可以用来记事，既方便又实用。烛台系列废弃的车铃铛和车轴承也可以再利用，做成烛台，增加了家的浪漫和温馨的气息。钟表系列利用自行车上大大小小的飞轮、轴承还有链条，制作了5款有机械美感的钟表，制作简单，可以利用齿轮自身的美感发挥想象设计出不同的造型，有的可以挂在墙上，有的可以摆在台面上。每个人都可以发挥自己的想象力创造出具有个性的东西，迎合了时下DIY的潮流。废弃的车锁丢掉可惜，利用它不对称的造型正好做一个小闹钟。水果托架利用自行车车轮铁制挡板做

26、成的水果托架，美观实用。使用的材料是Cellupress，一种树木纤维材料用来代替塑料。铸铁浴缸做成的沙发 在野外或没有电能的地方用干净的能源来制作食物，可折叠，便携，环保。太阳能折叠式便携炊具 iSAVE 清晰的数字显示不是你节约了多少水，而是告诉你使用了多少水 Ecopod|家用回收器 是针对于家庭使用的一个回收设备，特别是对于塑料瓶，铝易拉罐这些家庭最常用的可回收物品。如何回收呢，把这些瓶罐放入顶上的专用槽中，踩下那个脚踏，伴随一阵舒适的（satisfying）挤压声音，被压制平整的塑料瓶易拉罐就落到下面的储存舱中每一个储存舱可以容纳50个瓶罐。而上面的储存舱是针对与玻璃瓶和报纸等其他可

27、回收材料。竹纤维扬声器 竹子由于其快速成长性，广泛用于设计设计的替代材料。这是日本Doshisha和Panasonic合作的项目，用竹纤维来作HiFi扬声器的震动板，它同样可以保证提供高质量的音效，当然最明显的还是制造成本的变化。来自泰国的传统竹筒水杯 用轮胎内胎制成的手提包，来自Passchal，多种颜色材料的皮革包边，当你打开包时，又一盏灯自动照亮，便于你寻找东西。re-design|再设计 一个清洁、小巧、有个性的、具有亲和力的东西。使用不透明的ABS或者透明的聚丙烯材料。可拆卸的外沿能将薄膜垃圾袋紧紧卡住。三个部件可以拆开保存运输，消费者买回家之后，只要简单得组装起来就可以。产品名称：产品名称：“Criket”塑料瓶子压扁器塑料瓶子压扁器Constance Guisset是一名法国设计师，她最近设计的一个垃圾桶非常的有意思，和当今的环保结合，帮助用户把垃圾分类和回收，可以说也是在为环保贡献她自己的一份力量。该产品中，总共分为3层，最上层为不可回收的垃圾，中间为可回收的垃圾，最下层可以放空瓶，非常的方便及人性化。觉得这个创意真的很棒。利用花盆上的植物进行光合作用，把能源转化成为电能并提供给时钟使用。绿色、环保优质产品。