竹制家具模块化设计思路与实践

张倩倩 陈思宇 叶 磊 王 军,*

(1 浙江农林大学艺术设计学院 浙江临安 311300；2 龙泉市查田镇人民政府 浙江丽水 323703)

竹材是一种环境友好型材料，如今在设计与制作竹制家具的过程中，很多产品还是依赖于传统的竹编工艺，但随着经济发展和生活水平的提高，人们渴求适合现代消费观的新型竹制品。如何高效地利用竹子的各种特性，增加产品使用寿命；同时利用新技术对竹材进行加工处理，在造型上做到变化多样以满足消费者各种不同的要求是产品设计者所要考虑的。本文阐述如何利用模块化设计原则和方法来设计出符合现代消费者需求的竹制家具，从而提高竹制家具的附加值，以期达到既保护环境，又继承传统文化的目的。

1 竹材类型

竹材是一种绿色环保材料，具有可再生、低成本的优势。我国竹资源非常丰富，许多地方很早就有利用竹子制作各种器具的历史。随着经济发展对环境资源的巨大消耗，社会环保意识不断增强，竹材作为一种可再生资源重新回到大众的视野，对于竹子如何满足新时代消费者需求的研究也因此应运而生[1]。根据竹材的利用形式，主要分为2大类：原竹竹材与新型竹材。

1.1 原竹竹材

原竹材料成材周期短，天然可再生，为绿色低碳材料。一片竹林建设成功后可以多年采伐利用，符合现代生活追求低碳生态的理念。原竹材料的内部结构是纵向纤维，组织非常整齐，密度大，具有很高的韧性。原竹材料如果经过现代加工工艺处理，其物理性能和力学性能会大大提高。但原竹材料的中空结构又容易造成竹制品连接处的刚度不够，从而使得竹制品的寿命普遍较短。

1.2 新型竹材

新型竹材是利用先进的生产技术和生产工艺，对原生竹子进行加工而研发出的新材料。这种材料可以不受竹子尺寸结构或性能的限制，最大限度地实现设计者的想法。新型竹材可以有效地防虫蛀，开裂变形的几率也很小，纹理通直，在色彩处理上也更加简易方便，易于漂白、染色和炭化。新型竹材特性与实木相似，可以更好地实现以竹代木[2]。新型竹材可分为竹集成材、重组竹材、薄竹皮、竹展平板和竹材弯曲胶合等。

1) 竹集成材。竹集成材在生产时充分吸收了竹材的物理属性，具有弹性强、韧性好、强度高、耐磨损、变形小、尺寸稳定等优点，相较于一些木材，竹集成材的力学性能更优。同时，竹集成材保留了竹材本身的纹理，且在制作过程中经过一定的特殊处理，能起到有效防虫蛀、吸音、隔音等效果[3]。

2) 重组竹材。重组竹材的物理性能良好，强度高，抗冲击性强，基本性能与木材中的红木类似。重组竹材的加工方式较为简单，成本较低，竹材利用率高。重组竹材具备竹材天然的纹路，非常美观，同时也可以根据不同的需求对其进行染色，具有多种选择[4]。

3) 竹展平板。竹展平板是把竹筒进行软化、展开、定型而形成的材料，具有原竹利用率高的特点，且其加工工艺较为简单，可以实现原竹的整张化利用。竹展平板的加工工艺也使得它拥有竹材天然纹理的特性[5]。

2 模块化设计

2.1 模块化设计概念

模块化设计是指在对一定范围内不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法[5]。模块化设计的核心理念是用户可以根据自身使用产品的习惯及喜好，自由选择组装模块，获得属于自己的个性化产品。模块化设计在设计、生产、运输过程中都可以有效地控制成本。当前，绿色设计越来越被人们所重视，而模块化设计作为一种绿色设计，除了能够满足用户对产品的使用需求外，还可以降低生产成本，减少物料浪费，实现资源的最大化利用、产品的可持续使用，是一种相对比较成熟和完善的设计方式。

2.2 模块化设计的特点

模块化设计具有独立性、通用性、标准化、功能性和组合性等特点。独立性表现为模块化设计中的每一个单独模块都是相对独立的，他们之间互不影响；通用性表现为每个模块都可以自由灵活地运用或者进行替换；标准化是指模块和模块之间的接口都是标准固定的，模块接口的设计不是随意的，而是有固定的要求；功能性是指每一个模块都有其自己的功能，是与别的模块不同的，模块化设计可以对模块进行不同的排列组合，从而拥有更多不同的功能；组合性是指每一个独立的模块都可以组合成一个不同的单元，而将单元进行组合可以变成不同的产品[6]。

3 竹家具模块化设计思路

竹家具模块化设计包括划分模块、确定接口、确定加工工艺和组装模块等步骤。

3.1 划分模块

进行模块划分时首先要遵循模块的独立性原则，各个模块的结构和功能都是独立的，不同模块所对应的功能也不尽相同，因此在进行模块划分时同时也需要从整体出发，确定组装后整个产品的功能以及形式，明确产品设计的目标以及方法。其次，要对产品的结构和功能进行合理地划分，确定不同模块间具体的划分原则，模块和模块之间的连接要根据具体的要求来确定，连接必须是有效的，同时还要确保其中的某个模块在使用时不会影响其他模块的使用或出现故障。再次，要根据竹材料的性质将模块划分为各个符合产品要求的部分，不能随意划分出不符合竹材料性质的模块。最后，确保每个模块都有自己相应的功能，各个模块的功能有机组合可实现整个产品的正常使用，保证产品的适用性和合理性。

3.2 确定接口

模块化设计的特点之一就是装配方便。产品零件是模块的组成结构，众多的模块可以自由组合排列成各种形式，消费者可以根据自己的使用需求和喜好自行设计家具的形式而后组装家具，这就要求竹家具的每个模块接口有固定的尺寸形式。接口设计是模块化设计中一个非常重要的因素，接口之间的连接方式需要合理方便，这样才能保证使用者能够快速便捷地组装，使产品实现正常的使用。竹家具的接口通常是物理接口，在模块与模块之间使用物理方法进行连接，这样的连接方式可以使消费者快速地拼接组装，达到便于装配的目的。同时固定的模块接口尺寸也有利于报废零件的维修与替换，从而节约材料成本及人工维修成本，产品质量和寿命也因此得到提高，符合绿色设计的要求。产品报废后，报废部件的拆卸和分类回收也能够更加快捷。

3.3 确定加工工艺

在进行竹家具模块化设计时，需要根据每一个不同模块的形状和功能来确定竹家具的加工工艺。竹子的加工工艺多种多样，有锯切、劈裂、切削、磨削、碾压以及高温加工和化学加工等。受竹材加工工艺的限制，目前市场上的竹家具仍是以直线和平面形态居多，弯曲的有机形态较少。模块化设计要求每个模块都有固定的形式，但无论形式怎样，都应方便模块之间的堆叠和嵌套，方便用户组装产品。因此在进行相应的单独模块设计时，也需要考虑竹材的加工工艺应能够满足加工出各个模块不同的形式，否则就需要改变模块的形式以使得产品能够组装和使用。

3.4 组装模块

组装模块是模块化设计中非常重要的一个步骤。设计师在设计后需要组装产品，以检验产品及其各模块设计是否合理，从而提高设计效率，降低产品报废率。首先，组装应确保模块整体的完整性，不同模块的连接必须严格按照操作程序进行，避免缺少模块或增加不合理的模块，使产品无法投入使用。其次，必须从整体角度确保设计功能的合规性，注意模块设计整体布局的合理性，保证各模块之间的互换性。再次，组件必须能够合适地对应各个模块的接口，确保接口的连接符合标准和规范的要求，进一步增强模块设计的效果，可以让使用者不借助其他工具能够自行组装[7]。

4 竹家具模块化设计实践

根据竹家具模块化设计思路，设计了一款拼接式竹制置物架，使用场景非常广泛，集实用性与功能性于一身，使用者可以根据需求自由组合搭配(图1)。

图1 竹制置物架效果图、细节图及爆炸图Fig.1 Rendering, detail drawing and explosion drawing of bamboo shelf

4.1 设计理念

家居中离不开摆放各种书籍的书架和收纳箱等物品，由于竹材的承重力和支撑力较为突出，因此，设计定位于家居中的竹制置物架。利用竹集成材经过精细的机械化加工生产出各种零部件，相关零件组成单元体，再进一步组合成最后的产品，实现模块化的系统性竹产品设计。用户可以依据不同的空间区域，自行组装出想要的置物架，以满足各种置物需求。该设计将改进原有竹制置物架的结构形式，但不改变其轻量化的特点以及结构的简洁性；同时将以较少的零件种类在保证结构强度下降低生产成本，满足量产条件；零件组装应简单稳定，尽量避免螺丝的运用；整体置物架应具有竹韵气息和现代美感，同时突出模块化的变化性。

4.2 设计思路

4.2.1 造型设计

目前市面上的竹制收纳架基本是以方形为主，如鞋架、衣帽架等，弯曲形态的较少。随着人们审美水平的提高，越来越追求个性化，这就要求竹制收纳架的设计者设计出更加多样化的产品。本文设计的模块化竹制置物架可以使用户在单元体上发展出不同的造型。例如：使用多组单元体直接堆叠拼接出一个置物架，再加入一对“X”框架增高层间距，多组双层间距置物架交叉拼接出一排新的置物架，甚至是直接一个单元体再加上一块置物板即可变成桌面双层置物架。物理受力的框架结构可以很好地保证置物架的强度，也可以满足轻量化的外观要求，可以很好地解决书房置物问题；使用较少的竹材但仍然保持竹制家具的美学特征和模块化家具的变化性，可改变造型以解决不同用户的需求，应用于更多的场景。在操作中也可以给用户带来不一样的体验，让用户完成置物架最终一步的设计。

4.2.2 结构设计

在考虑造型时，也需要考虑是否有相应的结构来支撑造型。该款置物架仅依靠4种零部件即可组成一个置物架的单元体，每个单元体主要分为框架和置物面板2个部分。在框架结构中借鉴了传统竹制置物架的“X”型结构，但是对以往的竹类置物架结构做了改进，框架部分的连接结构改变了以往的圆杆螺丝固定的方式，使用了倒角的方杆物理受力连接形式，使部件之间既能紧密连接，也不会发生转动。所有零件均是一块单一的竹材，仅在竹制置物板的周围使用了胶水，实现了模块化，方便组装和拆卸，用户可以像拼积木一样方便快捷地组装置物架(图2)。

图2 竹制置物架结构、配件及尺寸Fig.2 Structure, accessories and dimensions of bamboo shelf

4.2.3 材料设计

该款置物架选择竹集成材制作。竹集成材作为一种新型竹人造板材，具有物理性能良好、材料坚韧，可以防腐、防霉、防蛀等优点，同时保留了天然竹纹和竹材的自然美感，又兼备日常使用的附加功能，可以进行多种加工装饰，符合消费需求。

4.2.4 功能设计

该款置物架主要有2个功能：第一是收纳物品，收纳架使物品放置井然有条，能够更加方便地寻找放置的物品；第二是美化家居，一个造型优美的收纳架可以起到装饰居住环境的作用。

5 结束语

模块化设计是一种绿色环保的设计方法，拥有包装简单、成本低廉、维修方便等优点。近年来，随着经济的不断增长和人们生活水平的提高，人们对于竹制产品的需求已经不再仅停留在实用和美观的层面，而是更加追求产品的附加价值。通过模块化的设计方法，分析可拆分的模块形式与功能，优化各个流程的用户行为，必然能够驱动产品不断创新，给产品注入新的活力，同时也可提高竹制产品的附加价值和科技含量，解决批量化生产和个性化定制之间的矛盾，推动竹制品的广泛应用。