竹制家具模塊化設計思路與實踐

張倩倩 陳思宇 葉 磊 王 軍,*

(1 浙江農林大學藝術設計學院 浙江臨安 311300；2 龍泉市查田鎮人民政府 浙江麗水 323703)

竹材是一種環境友好型材料，如今在設計與制作竹制家具的過程中，很多產品還是依賴于傳統的竹編工藝，但隨著經濟發展和生活水平的提高，人們渴求適合現代消費觀的新型竹制品。如何高效地利用竹子的各種特性，增加產品使用壽命；同時利用新技術對竹材進行加工處理，在造型上做到變化多樣以滿足消費者各種不同的要求是產品設計者所要考慮的。本文闡述如何利用模塊化設計原則和方法來設計出符合現代消費者需求的竹制家具，從而提高竹制家具的附加值，以期達到既保護環境，又繼承傳統文化的目的。

1 竹材類型

竹材是一種綠色環保材料，具有可再生、低成本的優勢。我國竹資源非常豐富，許多地方很早就有利用竹子制作各種器具的歷史。隨著經濟發展對環境資源的巨大消耗，社會環保意識不斷增強，竹材作為一種可再生資源重新回到大眾的視野，對于竹子如何滿足新時代消費者需求的研究也因此應運而生[1]。根據竹材的利用形式，主要分為2大類：原竹竹材與新型竹材。

1.1 原竹竹材

原竹材料成材周期短，天然可再生，為綠色低碳材料。一片竹林建設成功后可以多年采伐利用，符合現代生活追求低碳生態的理念。原竹材料的內部結構是縱向纖維，組織非常整齊，密度大，具有很高的韌性。原竹材料如果經過現代加工工藝處理，其物理性能和力學性能會大大提高。但原竹材料的中空結構又容易造成竹制品連接處的剛度不夠，從而使得竹制品的壽命普遍較短。

1.2 新型竹材

新型竹材是利用先進的生產技術和生產工藝，對原生竹子進行加工而研發出的新材料。這種材料可以不受竹子尺寸結構或性能的限制，最大限度地實現設計者的想法。新型竹材可以有效地防蟲蛀，開裂變形的幾率也很小，紋理通直，在色彩處理上也更加簡易方便，易于漂白、染色和炭化。新型竹材特性與實木相似，可以更好地實現以竹代木[2]。新型竹材可分為竹集成材、重組竹材、薄竹皮、竹展平板和竹材彎曲膠合等。

1) 竹集成材。竹集成材在生產時充分吸收了竹材的物理屬性，具有彈性強、韌性好、強度高、耐磨損、變形小、尺寸穩定等優點，相較于一些木材，竹集成材的力學性能更優。同時，竹集成材保留了竹材本身的紋理，且在制作過程中經過一定的特殊處理，能起到有效防蟲蛀、吸音、隔音等效果[3]。

2) 重組竹材。重組竹材的物理性能良好，強度高，抗沖擊性強，基本性能與木材中的紅木類似。重組竹材的加工方式較為簡單，成本較低，竹材利用率高。重組竹材具備竹材天然的紋路，非常美觀，同時也可以根據不同的需求對其進行染色，具有多種選擇[4]。

3) 竹展平板。竹展平板是把竹筒進行軟化、展開、定型而形成的材料，具有原竹利用率高的特點，且其加工工藝較為簡單，可以實現原竹的整張化利用。竹展平板的加工工藝也使得它擁有竹材天然紋理的特性[5]。

2 模塊化設計

2.1 模塊化設計概念

模塊化設計是指在對一定范圍內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，以滿足市場不同需求的設計方法[5]。模塊化設計的核心理念是用戶可以根據自身使用產品的習慣及喜好，自由選擇組裝模塊，獲得屬于自己的個性化產品。模塊化設計在設計、生產、運輸過程中都可以有效地控制成本。當前，綠色設計越來越被人們所重視，而模塊化設計作為一種綠色設計，除了能夠滿足用戶對產品的使用需求外，還可以降低生產成本，減少物料浪費，實現資源的最大化利用、產品的可持續使用，是一種相對比較成熟和完善的設計方式。

2.2 模塊化設計的特點

模塊化設計具有獨立性、通用性、標準化、功能性和組合性等特點。獨立性表現為模塊化設計中的每一個單獨模塊都是相對獨立的，他們之間互不影響；通用性表現為每個模塊都可以自由靈活地運用或者進行替換；標準化是指模塊和模塊之間的接口都是標準固定的，模塊接口的設計不是隨意的，而是有固定的要求；功能性是指每一個模塊都有其自己的功能，是與別的模塊不同的，模塊化設計可以對模塊進行不同的排列組合，從而擁有更多不同的功能；組合性是指每一個獨立的模塊都可以組合成一個不同的單元，而將單元進行組合可以變成不同的產品[6]。

3 竹家具模塊化設計思路

竹家具模塊化設計包括劃分模塊、確定接口、確定加工工藝和組裝模塊等步驟。

3.1 劃分模塊

進行模塊劃分時首先要遵循模塊的獨立性原則，各個模塊的結構和功能都是獨立的，不同模塊所對應的功能也不盡相同，因此在進行模塊劃分時同時也需要從整體出發，確定組裝后整個產品的功能以及形式，明確產品設計的目標以及方法。其次，要對產品的結構和功能進行合理地劃分，確定不同模塊間具體的劃分原則，模塊和模塊之間的連接要根據具體的要求來確定，連接必須是有效的，同時還要確保其中的某個模塊在使用時不會影響其他模塊的使用或出現故障。再次，要根據竹材料的性質將模塊劃分為各個符合產品要求的部分，不能隨意劃分出不符合竹材料性質的模塊。最后，確保每個模塊都有自己相應的功能，各個模塊的功能有機組合可實現整個產品的正常使用，保證產品的適用性和合理性。

3.2 確定接口

模塊化設計的特點之一就是裝配方便。產品零件是模塊的組成結構，眾多的模塊可以自由組合排列成各種形式，消費者可以根據自己的使用需求和喜好自行設計家具的形式而后組裝家具，這就要求竹家具的每個模塊接口有固定的尺寸形式。接口設計是模塊化設計中一個非常重要的因素，接口之間的連接方式需要合理方便，這樣才能保證使用者能夠快速便捷地組裝，使產品實現正常的使用。竹家具的接口通常是物理接口，在模塊與模塊之間使用物理方法進行連接，這樣的連接方式可以使消費者快速地拼接組裝，達到便于裝配的目的。同時固定的模塊接口尺寸也有利于報廢零件的維修與替換，從而節約材料成本及人工維修成本，產品質量和壽命也因此得到提高，符合綠色設計的要求。產品報廢后，報廢部件的拆卸和分類回收也能夠更加快捷。

3.3 確定加工工藝

在進行竹家具模塊化設計時，需要根據每一個不同模塊的形狀和功能來確定竹家具的加工工藝。竹子的加工工藝多種多樣，有鋸切、劈裂、切削、磨削、碾壓以及高溫加工和化學加工等。受竹材加工工藝的限制，目前市場上的竹家具仍是以直線和平面形態居多，彎曲的有機形態較少。模塊化設計要求每個模塊都有固定的形式，但無論形式怎樣，都應方便模塊之間的堆疊和嵌套，方便用戶組裝產品。因此在進行相應的單獨模塊設計時，也需要考慮竹材的加工工藝應能夠滿足加工出各個模塊不同的形式，否則就需要改變模塊的形式以使得產品能夠組裝和使用。

3.4 組裝模塊

組裝模塊是模塊化設計中非常重要的一個步驟。設計師在設計后需要組裝產品，以檢驗產品及其各模塊設計是否合理，從而提高設計效率，降低產品報廢率。首先，組裝應確保模塊整體的完整性，不同模塊的連接必須嚴格按照操作程序進行，避免缺少模塊或增加不合理的模塊，使產品無法投入使用。其次，必須從整體角度確保設計功能的合規性，注意模塊設計整體布局的合理性，保證各模塊之間的互換性。再次，組件必須能夠合適地對應各個模塊的接口，確保接口的連接符合標準和規范的要求，進一步增強模塊設計的效果，可以讓使用者不借助其他工具能夠自行組裝[7]。

4 竹家具模塊化設計實踐

根據竹家具模塊化設計思路，設計了一款拼接式竹制置物架，使用場景非常廣泛，集實用性與功能性于一身，使用者可以根據需求自由組合搭配(圖1)。

圖1 竹制置物架效果圖、細節圖及爆炸圖Fig.1 Rendering, detail drawing and explosion drawing of bamboo shelf

4.1 設計理念

家居中離不開擺放各種書籍的書架和收納箱等物品，由于竹材的承重力和支撐力較為突出，因此，設計定位于家居中的竹制置物架。利用竹集成材經過精細的機械化加工生產出各種零部件，相關零件組成單元體，再進一步組合成最后的產品，實現模塊化的系統性竹產品設計。用戶可以依據不同的空間區域，自行組裝出想要的置物架，以滿足各種置物需求。該設計將改進原有竹制置物架的結構形式，但不改變其輕量化的特點以及結構的簡潔性；同時將以較少的零件種類在保證結構強度下降低生產成本，滿足量產條件；零件組裝應簡單穩定，盡量避免螺絲的運用；整體置物架應具有竹韻氣息和現代美感，同時突出模塊化的變化性。

4.2 設計思路

4.2.1 造型設計

目前市面上的竹制收納架基本是以方形為主，如鞋架、衣帽架等，彎曲形態的較少。隨著人們審美水平的提高，越來越追求個性化，這就要求竹制收納架的設計者設計出更加多樣化的產品。本文設計的模塊化竹制置物架可以使用戶在單元體上發展出不同的造型。例如：使用多組單元體直接堆疊拼接出一個置物架，再加入一對“X”框架增高層間距，多組雙層間距置物架交叉拼接出一排新的置物架，甚至是直接一個單元體再加上一塊置物板即可變成桌面雙層置物架。物理受力的框架結構可以很好地保證置物架的強度，也可以滿足輕量化的外觀要求，可以很好地解決書房置物問題；使用較少的竹材但仍然保持竹制家具的美學特征和模塊化家具的變化性，可改變造型以解決不同用戶的需求，應用于更多的場景。在操作中也可以給用戶帶來不一樣的體驗，讓用戶完成置物架最終一步的設計。

4.2.2 結構設計

在考慮造型時，也需要考慮是否有相應的結構來支撐造型。該款置物架僅依靠4種零部件即可組成一個置物架的單元體，每個單元體主要分為框架和置物面板2個部分。在框架結構中借鑒了傳統竹制置物架的“X”型結構，但是對以往的竹類置物架結構做了改進，框架部分的連接結構改變了以往的圓桿螺絲固定的方式，使用了倒角的方桿物理受力連接形式，使部件之間既能緊密連接，也不會發生轉動。所有零件均是一塊單一的竹材，僅在竹制置物板的周圍使用了膠水，實現了模塊化，方便組裝和拆卸，用戶可以像拼積木一樣方便快捷地組裝置物架(圖2)。

圖2 竹制置物架結構、配件及尺寸Fig.2 Structure, accessories and dimensions of bamboo shelf

4.2.3 材料設計

該款置物架選擇竹集成材制作。竹集成材作為一種新型竹人造板材，具有物理性能良好、材料堅韌，可以防腐、防霉、防蛀等優點，同時保留了天然竹紋和竹材的自然美感，又兼備日常使用的附加功能，可以進行多種加工裝飾，符合消費需求。

4.2.4 功能設計

該款置物架主要有2個功能：第一是收納物品，收納架使物品放置井然有條，能夠更加方便地尋找放置的物品；第二是美化家居，一個造型優美的收納架可以起到裝飾居住環境的作用。

5 結束語

模塊化設計是一種綠色環保的設計方法，擁有包裝簡單、成本低廉、維修方便等優點。近年來，隨著經濟的不斷增長和人們生活水平的提高，人們對于竹制產品的需求已經不再僅停留在實用和美觀的層面，而是更加追求產品的附加價值。通過模塊化的設計方法，分析可拆分的模塊形式與功能，優化各個流程的用戶行為，必然能夠驅動產品不斷創新，給產品注入新的活力，同時也可提高竹制產品的附加價值和科技含量，解決批量化生產和個性化定制之間的矛盾，推動竹制品的廣泛應用。