設計材料及加工工藝第四章材料與環境第1頁，課件共65頁，創作于2023年2月環境意識作為一種現代意識，已引起了人們的普遍關注和國際社會的重視。20世紀下半葉是人類歷史發展的黃金時代，隨著科技和經濟的高速發展，工業化大生產與高科技結合產生空前巨大的社會和經濟效益，使人們在飽嘗工業文明帶來的甜頭后，也不得不吞下生態環境遭到破壞這顆自己種植的苦果。

環境意識是現代社會的產物，也是后工業社會發展的必然。它是現代人類對自然、社會、人性的感悟與理性判斷的結果，具有明顯的時代特征。人類寄希望于設計，試圖通過設計來改善目前的生存環境狀況。4.1環境意識第2頁，課件共65頁，創作于2023年2月

在產品整個生命周期內，著重考慮產品環境屬性（可拆卸性，可回收性、可維護性、可重復利用性等）并將其作為設計目標，在滿足環境目標要求的同時，保證產品應有的功能、使用壽命、質量等要求。綠色設計的原則被公認為“3R”的原則，即Reduce,Reuse,Recycle，減少環境污染、減小能源消耗，產品和零部件的回收再生循環或者重新利用。4.2綠色設計第3頁，課件共65頁，創作于2023年2月綠色設計產生的原因【背景】資源、環境、人口是當今人類社會面臨的三大主要問題，特別是環境問題，正對人類社會生存與發展造成嚴重的威脅。它和資源、人口兩大問題有著根本性的內在聯系，特別是資源問題，它不僅涉及人類世界有限資源的合理利用，而且它又是環境問題的主要根源。【產生】為了尋求從根本上解決制造業環境污染的有效方法，不少設計師轉向從深層次上探索工業設計與人類可持續發展的關系，力圖通過設計活動，在人——社會——環境之間建立起一種協調發展的機制，這標志著工業設計發展的一次重大轉變。“綠色設計”的概念應運而生，成了當今工業設計發展的主要趨勢之一。

第4頁，課件共65頁，創作于2023年2月綠色設計的內容【包括】綠色設計的主要內容包括：綠色產品設計的材料選擇與管理；產品的可拆卸性設計；產品的可回收性設計。【具體內容】1）綠色產品設計的材料選擇與管理一方面，不能把含有有害成分與無害成分的材料混放在一起；另一方面，對于達到壽命周期的產品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要用一定的工藝方法進行處理，使其對環境的影響降到最低.2）產品的可回收性設計綜合考慮材料的回收可能性，回收價值的大小，回收的處理方法等.3）產品的可拆卸性設計設計師要使所設計的結構易于拆卸，維護方便，并在產品報廢后能夠重新回收利用。除此之外，還有綠色產品的成本分析，綠色產品設計數據庫等。第5頁，課件共65頁，創作于2023年2月綠色設計的設計方法模塊化設計對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性能，不同規格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品，滿足不同的需求。循環設計循環設計既是回收設計，就是實現廣義回收所采用的手段或方法，即在進行產品設計時，充分考慮產品零部件及材料的回收的可能性，回收價值的大小，回收處理方法，回收處理結構工藝性等與回收有關的一系列問題，以達到零部件及材料資源和能源的充分有效利用，環境污染最小的一種設計的思想和方法。極簡設計從20世紀80年代開始，一種追求極端簡單的設計流派，將產品的造型化簡到極致，這就是所謂的“簡約主義”。第6頁，課件共65頁，創作于2023年2月綠色設計的基本特征環境協調性環境協調性是指產品開發與使用的整個過程中，對人類生態環境與自然環境的協調友誼程度。價值創造性綠色設計包含著創造性的內涵，體現在：結構與零部件設計中的結構技術的更新與進步變化；在材料與工藝選擇中的污染防范技術的應用；在人與環境整體關系中的創新設計和提高產品總體價值的措施。功能全程性綠色設計將產品的生命周期從“產品制造到投入使用”，延伸到“產品使用結束后的處理及回收利用”，從而在設計過程中從整體的角度理解和掌握與產品有關的環境問題及原材料的循環管理和利用，廢棄物的處理與回收利用的問題，便于綠色設計的整體過程的優化和全程性功能目標實現。

第7頁，課件共65頁，創作于2023年2月綠色設計的基本原則——6R原則1．研究(Research)

重視研究產品的環境對策，著眼于人與自然的生態平衡關系，從設計倫理學和人類社會的長遠利益出發，以滿足人類社會的可持續發展為最終目標，詳盡考察研究新產品生命周期全過程對自然環境和人的影響，即在設計過程的每一個決策中都充分考慮到環境效益，盡量減少對環境的破壞。2．保護(Reserve)

最大限度地保護環境避免污染，盡可能減緩由于人類的消費而給環境增加的生態負荷，減少原材料和自然資源的使用，減輕各種技術、工藝對環境的污染。3．減量化(Reduce)

這一原則的目標是減少物質浪費與環境破壞，包括：產品設計中的減小體量，精減結構；生產中的減少消耗；流通中的降低成本與消費中的減少污染。第8頁，課件共65頁，創作于2023年2月綠色設計的基本原則——6R原則4.回收(Recycling)內容有：一通過立法形成全社會對資源回收與再利用的普遍共識；二通過材料供應商與產品銷售商的聯手建立材料回收的運行機制；三通過產品結構設計的改革，使產品部件與材料的回收運作成為可能。5．重復使用(Reuse)兩個層次為：一是將廢棄產品的可用零部件用于合適結構中，繼續發揮其作用；二是更換零部件，使原產品重新返回使用過程。產品重復使用的頻率越高，越是降低了廢棄物產生的速率。6．再生(Regeneration)內容有：一通過回收材料并進行資源再生產的新穎設計，使得資源再利用的產品得以進入市場；二是通過宣傳與產品開發的成功，使再生產品的消費為消費者接受與歡迎。第9頁，課件共65頁，創作于2023年2月產品設計的綠色觀念第10頁，課件共65頁，創作于2023年2月產品設計的綠色觀念產品設計的綠色觀念由四個層次組成:第一層為目標層，以設計出綠色產品為綠色設計的總目標；第二層為綠色設計的內容層，包括綠色產品的結構設計、環境性能設計、綠色設計的材料選擇和資源性能的設計；第三層為綠色設計的主要階段層，即實現綠色設計內容所考慮的主要過程，包括產品生產過程、使用過程和回收處理過程等產品生命周期各階段；第四層為設計因素層，即綠色設計過程應考慮的主要因素，包括時間、成本、材料、能量和環境影響等。第11頁，課件共65頁，創作于2023年2月第12頁，課件共65頁，創作于2023年2月

在產品的設計中，應采取“從開始就要想到終結”的綠色設計觀念，即設計時就讓產品在整個生命周期內不產生環境污染的策略，而不是產品生產污染后再采取措施補救的策略。第13頁，課件共65頁，創作于2023年2月

針對產品綠色設計的觀念，設計師應考慮以下幾方面：①安全性：設計不能危及使用者的人身安全及正常的生態秩序，產品的使用要充分考慮到對人的安全性和對環境的無污染性。因此要慎重選材，放棄或減少使用任何帶有毒副作用的設計材料、粘接劑、印刷油墨以及其他的配件等。

②節能性：世界上各類資源日趨貧乏，人類的任何一種行為都應考慮到節約能源與資源，未來的設計應以減少用料或使用可再生的材料為基礎，加強材料、能源以及其他資源的使用效率，提高產品效能，延長產品的生命周期，降低產品的淘汰更換率。盡量采用節能新技術和省料新工藝，減少不必要的造型裝飾。第14頁，課件共65頁，創作于2023年2月

③生態性：應考慮到設計對環境保護所起到的重要意義，努力避免因設計不當和選材的失誤而造成的環境污染與公害。對此，人們應提倡使用無害于環境的材料和在自然環境下易降解、易于回收的材料。

④社會性：設計是時代文化的一種表征，任何設計都應考慮到對社會模式、文化價值觀、倫理道德及精神領域等諸方面的影響。積極適應消費者的環保心理，樹立綠色消費意識，建立綠色燈罩采用PVC或PP的再生塑料。第15頁，課件共65頁，創作于2023年2月綠色設計的發展方向1、綠色產品的設計綠色產品的設計是綠色設計中最有成就的設計成果，它不僅表現在產品的少量化設計，還表現在產品的再利用化設計和資源再生設計。①產品的簡約設計——不僅表現在產品體量的“輕、薄、短、小”，還體現在產品結構的精簡與品質的高性能化。②產品的可拆卸設計——設計的產品可以拆卸和分解，并可重新組合使用。第16頁，課件共65頁，創作于2023年2月綠色設計的發展方向2、綠色包裝的設計①無包裝設計②再利用包裝3、綠色能源的開發4、創造有生命力的材料第17頁，課件共65頁，創作于2023年2月4.3綠色材料綠色材料的主要內涵

綠色材料是指具有良好使用性能，對資源和能源消耗少，對生態環境污染小，可再生利用率或可降解循環利用率高，在材料的制備、使用、廢棄及到再生循環利用的整個過程中，都與環境協調共存的材料。三個明顯特征：①先進性：發揮材料的優異性能，為人類開拓更廣闊的活動范圍和環境；②環境協調性：減輕地球環境的負擔，提高資源利用率，對枯竭性資源的完全循環利用，使人類的活動范圍同外部環境盡可能協調；③舒適性：使人們樂于接受和使用，使活動范圍中的人類生活環境更加繁榮、舒適。第18頁，課件共65頁，創作于2023年2月典型的綠色材料1、生物降解材料一類是淀粉基熱塑性塑料制品，另一類是脂肪族聚酯塑料制品。2、循環與再生材料例如，各種廢舊塑料、農用薄膜的再生利用，鋁罐、鐵罐、塑料瓶、玻璃瓶等舊包裝材料的回收利用，冶金爐渣的綜合利用，廢舊電池材料、工業垃圾中金屬的回收利用等，正在進行工業化規模的實施。3、凈化材料①陶瓷過濾器②吸附材料③有害氣體轉換技術④廢水凈化材料4、綠色建筑材料①基本型②用廢棄物型的建材③節能型建材④健康型材料⑤抗菌材料5、綠色能源材料指潔凈的能源，如太陽能、風能、水能以及廢熱和垃圾發電能源。第19頁，課件共65頁，創作于2023年2月綠色材料的評價方法（LCA）

對于綠色材料的評價，不少國家采用材料生命周期評價法。它以開發利用環境負荷最小的產品為目的，是產品從原料獲取到最終廢棄處理的全過程中對社會和環境影響的評價方法。

開展對材料或產品及其生產使用直至廢棄生命周期或環境協調性的評估研究，是改造或者淘汰某一材料產品或生產工藝的基礎性工作，通過對生命周期評價方法的示范性研究形成材料開發應用廢氣到再生循環整個生命周期與生態環境間的相互作用和相互制約的理論，揭示人類材料需求活動所引起的生態環境變化以及生態環境變化對人類生存所需材料的質量和數量影響規律，制定材料的環境評估標準。第20頁，課件共65頁，創作于2023年2月4.4材料選擇對環境保護的考慮1、選用適合產品使用方式的材料，對各種材料的種類、使用量和使用條件等都加以嚴格的限制。提高產品效能，延長產品生命周期，減低產品的淘汰率。

2、減少使用材料對環境的破壞和污染，避免使用有毒、有害成分的原料。

3、材料使用單純化、少量化，盡量避免多種不同材料的混合使用，限制產品中所使用材料種類。

4、盡量選用可回收再生或重復使用的材料，避免拋棄式的設計，減少垃圾的產生，提倡易拆卸的結構，標明部件中所使用的材料名稱，明確標示回收標志，使消費者能明確了解回收的材料類別，進行垃圾分類，以便回收再利用，以利于資源的再循環利用。

5、選用廢棄后能自然分解并為自然界吸收的材料。

6、減少不必要的表面裝飾，盡量選用表面不加任何涂飾、鍍覆、貼覆的原材料，便于回收處理和再利用的目的。第21頁，課件共65頁，創作于2023年2月

4.5影響材料選擇的環境因素(1)沖擊與振動(2)溫度與濕度(3)人為破壞(4)火災危(5)生物危害(6)污損(7)氣候影響

(8)噪聲第22頁，課件共65頁，創作于2023年2月模塊拆卸系列案例第23頁，課件共65頁，創作于2023年2月第24頁，課件共65頁，創作于2023年2月第25頁，課件共65頁，創作于2023年2月TheNewtonCoffeeTable第26頁，課件共65頁，創作于2023年2月循環材料系列案例第27頁，課件共65頁，創作于2023年2月第28頁，課件共65頁，創作于2023年2月第29頁，課件共65頁，創作于2023年2月Artek2ndCycle|Artek再生版家具第30頁，課件共65頁，創作于2023年2月第31頁，課件共65頁，創作于2023年2月YWater第32頁，課件共65頁，創作于2023年2月2010年溫哥華冬奧會的獎牌第33頁，課件共65頁，創作于2023年2月Ecopod|家用回收器第34頁，課件共65頁，創作于2023年2月INDEX:2007-IMPRINT,綠色材料椅子第35頁，課件共65頁，創作于2023年2月GREENBEING|綠色設計綠東西第36頁，課件共65頁，創作于2023年2月橡膠遇到挎包第37頁，課件共65頁，創作于2023年2月reSEAT第38頁，課件共65頁，創作于2023年2月第39頁，課件共65頁，創作于2023年2月第40頁，課件共65頁，創作于2023年2月第41頁，課件共65頁，創作于2023年2月第42頁，課件共65頁，創作于2023年2月第43頁，課件共65頁，創作于2023年2月DELLStudioHybrid,綠色迷你臺式機第44頁，課件共65頁，創作于2023年2月第45頁，