基于材质的数字化知情构造模型研究

The institutionalized separation between material, form and structure is made by developing CAD, resulted in geometric-driven form generation. The prioritization of form over material produced geometry-driven product model, paralleled by a methodological partitioning between modeling, analysis and fabrication. Material-based model is developed and proposed as a set of computational strategies. Through analyses the integration of digital manufacturing and form generative mechanisms to support the integration of form, material and structure. This paper proposes an integrated generative design framework through a review of five different generative design techniques.. As compared with conventional design of components and assemblies, the contribution of the project is the achievement of a high degree of customization through material heterogeneity.The model supports product customization, rapid augmentation and variable property fabrication. A new design and research field of product design is presented. The experience provides reference to other field of art and design (architecture design, costume design).

CAD设计系统的出现，形式优先于材质的设计逻辑，形成了几何形状驱动的产品造型的生成方式，增大了造型和产品实体之间的距离：建模、制造和分析过程的分离愈发凸显。本项目以构成产品三要素的材质为主线，基于材质的整体模型提出一组计算策略，通过融合数字分析制造和造型生成机制以支持形式、材质和结构的集成。根据一体化生成设计系统对生成技术多样化的需求，分析五种常见的生成技术，构建复合设计生成框架。. 该项目通过材质的异质性实现产品定制的高度客制化，以区别于先前通过产品部件的重新组合形成新产品的设计策略。以该模型为依据开发的创新设计系统支持产品定制，快速增强和可变属性制造。该项研究将为产品设计方法开辟新的研究方向，对其他的艺术与设计领域（诸如：建筑设计、服装设计），具有一定的借鉴意义。

以数字化、非物质化和虚拟化为时代特征的背景下，设计的协作过程进入了新的时代。基于材质的设计被定义为基于计算的知情过程，在这个过程中增强了材质、结构和造型在制造工艺技术逻辑下的融合。知情构造是基于材质设计的中心概念。基于以上研究基础创建了知情构造理论的混合交叉新产品开发模型，解决了传统新产品开发过程中容错性较低、难适应设计创意改变的问题；提出了一种基于知情构造的可变属性产品设计模型，旨在通过动态混合、分级和改变材料性能比例来生成具有连续功能梯度的产品；研究了基于结构与空间关系的设计模型，以解决设计过程的子空间功能空间、行为空间、结构空间和环境属性空间之间的关系问题。项目的成果为新形势下产品创新设计提供新思路和理论参考，开辟产品设计方法研究新方向，对其他的艺术与设计领域（诸如：建筑设计、服装设计），具有一定的借鉴意义。