Материаловедческие и технологические основы дизайна художественных и технических изделий

Все люди — дизайнеры, все, что мы делаем, практически всегда — дизайн, ведь проектировать свойственно человеку в любой его деятельности" .

В. Папанек.

В своем ежегодном послании Федеральному Собранию президент РФ В. В. Путин заявил, что — «наши цели абсолютно ясны. Это — высокий уровень жизни в стране, жизни — безопасной, свободной и комфортной.».

Решению именно этой задачи посвящена настоящая работа, т.к. дизайн, как осознанный процесс человеческой деятельности, направлен на достижение максимально возможного уровня комфорта среды обитания человека.

В настоящее время дизайн как комплексная междисциплинарная про-ектно художественная деятельность, интегрирующая естественнонаучные, технические и гуманитарные знания является общепризнанным и приоритетным направлением во всех без исключения сферах жизнедеятельности человека, включая производственную.

Будучи хорошо изученными в художественной сфере, законы дизайна остаются лишь осознаваемыми в технике.

При решении вопроса каким быть вновь создаваемому изделию, дизайнер (инженер, художник) стоит перед выбором — из какого материала оно будет изготовлено и по какой технологии.

Еще в середине XIX века выдающийся немецкий теоретик архитектуры и промышленного искусства Готфрид Земпер (1803−1879 гг.) сформулировал проблему связи эстетики и техники. Он показал, что наука, технический прогресс предоставляют в распоряжение художественной практики такие материалы и способы их обработки, которые «еще не освоены эстетически». Он полагал, что временные сроки, необходимые для эстетического освоения нововведений будут постоянно сокращаться из-за все больших разрешающих возможностей техники и все большего художественного опыта накапливаемого с развитием искусств. Однако за полтора века ситуация не изменилась. Темпы роста промышленного производства связанные с освоением новых технологий и материалов значительно опережают сроки их эстетического освоения. Противоречия между красотой и функциональностью продолжают углубляться, особенно в области экологии. Все это происходит по той причине, что до настоящего времени промышленный дизайн не имеет стройной теории эстетики промышленных материалов и технологий, что, в свою очередь, затрудняет подготовку специалистов в области промышленного дизайна.

Проводимые в последние 10−15 лет работы в этом направлении, как правило, решали узкие конкретные задачи и их результаты могут рассматриваться лишь как предпосылки для создания подобной теории.

Исключение составляет работа M. JL Соколовой, в которой впервые предприняты шаги по систематизации знаний о металлах и возможности их использования в дизайне в условиях дифференциального восприятия человеком.

Для дальнейшего развития теории необходимо всестороннее изучение закономерностей и основ материаловедения и технологии металлов с позиции дизайна и эстетического восприятия, с целью открытия как общих, так и частных законов дизайна, позволяющих более осознанно продвигаться по пути освоения и развития окружающего мира.

Необходимость постоянного решения этой задачи определяет актуальность настоящей работы.

ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ ЯВЛЯЕТСЯ:

Разработка научных материаловедческих и технологических основ дизайна металлических изделий художественного и технического назначения позволяющих оптимизировать процесс их проектирования и изготовления с заданными эстетическими свойствами.

ЗАДАЧИ:

1. Анализ закономерностей развития материаловедения и технологии металлов во взаимосвязи с законами дизайна.

2. Анализ свойств и восприятия металлических изделий как первооснова современного дизайна.

3. Разработка основных принципов выбора материалов и технологии в дизайне металлических изделий.

4. Разработка критериев и математического аппарата для сравнительных оценок металлов по их колористическим и акустическим свойствам, и принципов классификации металлов по этим свойствам.

5. Решение задач по реставрации металлических изделий.

Основные результаты и выводы:

1. На основании анализа закономерностей развития материаловедения и технологии металлов разработана научно-обоснованная концепция выбора материалов и технологии при проектировании и изготовлении металлических изделий художественного и технического назначения.

2. Исследованы особенности внутренних и внешних свойств металлов и сплавов, и закономерности чувственного и логического их восприятия, позволившие определить основные принципы выбора материалов и технологии в дизайне металлических изделий художественного и технического назначения.

3. В результате впервые проведенных исследований развиты теоретические основы выбора и разработки металлических материалов и технологий для дизайна изделий, позволяющие оптимизировать процесс их проектирования и изготовления с заданными колористическими и акустическими свойствами.

4. Исследованы изменения колористических характеристик медных сплавов (бронза, латунь) в зависимости от химического состава и технологии производства. Установлено, что при увеличении содержания легирующих элементов Sn и Zn цвет сплавов меняется от красновато-оранжевого до желтого с зеленым оттенком. При этом цветовая гамма бронзы и латуни одинакова при содержании олова от 0 до 20% и цинка от 0 до 37%, что позволяет говорить о их взаимозаменяемости по цветовым характеристикам.

Разработана методика измерения колористических параметров, основанная на методах компьютерного моделирования и математической статистики.

5. Проведены сравнительные исследования акустических характеристик сплавов на основе меди и титана, включая амплитуду воздушного шума, амплитуду вибрации изделия, в частности колоколов и бил, а также время их реверберации.

Выявлена принципиальная значимость стандартного времени реверберации на эстетическое восприятие звучания колоколов и бил.

6. Выявлен механизм влияния вредных примесей в акустических сплавах на время их реверберации. Установлено, что присутствие в колокольной бронзе алюминия в количестве более 0,1% приводит к полной непригодности сплава для изготовления бил и колоколов.

7. Разработаны количественные критерии и средства математического анализа для сравнительных оценок металлов и сплавов по колористическим и акустическим свойствам, позволяющие на их основе создать систему классификации материалов по цвету и звуку.

8. Проведен анализ формирования сварочных напряжений при сварке колокольной бронзы. Для анализа использовался метод конечных элементов, позволивший численно решить задачу по определению термодеформационного состояния сварного шва.

На основании проведенного анализа, а также исследования влияния вредных примесей сварочных материалов разработана технология реставрации бронзовых колоколов, которая реализована при восстановлении звучания колоколов Мариинского театра и Псково-Печерского монастыря.