4U: Mesa en corte láser/zh
| 类型 | 桌子 |
|---|---|
| 作者 | 亚历克西娅·阿维拉 塔蒂亚娜·巴拉奥纳 赫苏斯·巴拉奥纳 索菲亚 ·戈麦斯 埃利达·拉帕 ·吉尔 洛佩兹 ·吉列尔莫·维吉尔 |
| 地点 | 萨尔瓦多拉利伯塔德 |
| 地位 | 原型 |
| 年 | 2022 |
| 成本 | 70.85美元 |
| 用途 | 住房 |
该项目是数字创新与制造研讨会的一部分，旨在为萨尔瓦多科技公司（Techo El Salvador）开发和设计一款家具。目标是提供满足萨尔瓦多各类家庭需求的家具。
描述
该产品为一张方形木桌，共由11个部件组成，包括桌面、搁板、底座和卡扣。该设计主要针对那些对家具综合功能要求不高的家庭。其建造仅需基本的木工技能。该产品旨在通过优化利用家居空间来解决家具摆放问题，同时兼顾其主要的收纳功能。
问题
该项目的目标是为社会福利协会Techo的一处住宅提供经济高效的装修解决方案。该方案能够充分利用有限的空间，同时满足住宅内的重要功能。因此，我们决定打造一张带搁板的桌子，既可以用作储物空间，也可以作为孩子们做作业的地方。设计理念基于以下理念：产品应小巧易组装，通过减少切割次数来最大限度地减少浪费和成本。这是因为，作为非营利组织，资源有限，因此解决方案必须切合实际。
在设计过程开始之前，我们参考了一些类似的项目，这些项目的桌子带有储物功能或只是激光切割而成。这些项目包括床头柜、带抽屉的桌子、带滑盖的抽屉、搁架、床头柜、带搁板的桌子以及户外桌等等。这些设计既为设计提供了总体灵感，也为可能的接头、部件形状等提供了指导。
设计过程
设计始于一场头脑风暴会议，讨论要制作哪种类型的家具，并遵循以下所述的特定标准。之后，我们会绘制各种可能的设计方案，并从中选择一个，并创建预制件。最后，我们会按比例制作激光切割原型，并创建相应的文档，以便进行实际尺寸的切割。
建议的设计标准是：
- 该设计针对的是允许在其中存储任何类型数据的表。
- 桌子应该是正方形的，以便充分利用可用空间。
- 它所占面积不应超过一平方米。
- 必须对木块进行合理排列，以减少木材用量。
- 如果在户外使用，应找到替代品来保护它免受恶劣天气的影响。
- 它应该易于组装，即零件数量少，并且可以合理放置以避免组装问题。
此外，还制作了10种备选设计，点击此链接即可查看。
初始设计在纸上完成后，我们会分析每一种设计的实用性，以及在切割和组装过程中使用数字工具进行设计的可行性。大多数设计方案被舍弃，因为需要用到钉子、螺丝，甚至导轨才能正确组装。考虑到该项目的目标是打造一款易于组装且无需任何额外元件的产品，我们选择了图1所示的设计。选择该设计的主要动机之一是，正如我们在二维设计和三维建模中所看到的，其连接方法非常简单。只需在每个待连接的部件上进行切割，使其与连接件的切口完美契合即可。这减少了激光切割机的加工时间，从而降低了成本，也让任何有组装需求的人都能更轻松地完成组装。
在选定了在整个数字化制造和原型制作过程中要使用的设计后，我们创建了第二张指导图，这次使用的是 Paint。图 2 所示的插图主要用作指导，帮助理解零件的放置位置、确定接头的位置，以及了解哪些部分可能需要额外的支撑，以防止在使用过程中发生事故。
做出决定并确定设计的重要特征后，我们便开始制作纸质原型。每个部件都被裁剪，但由于它并非刚性材料，因此用胶带将它们粘在一起。就像《画图》中的设计一样，它提供了一个基本的概念，即如何让各个部件正确组合，以及每个部件应该具有什么样的形状才能最大限度地利用材料。
纸质原型制作完成后，我们将其复制到纸板上，如图4所示。与第一个原型一样，它的作用是在进入数字设计流程之前识别设计中的潜在缺陷。这使我们能够看到最终的配合效果，而这在纸面上并不容易看出。此外，我们还发现某些部分比较薄弱，需要用小木块加固来解决这个问题。
下一步是创建二维设计（图5），然后进行三维建模（图6）。两种情况下都使用了Sketch Up，可以轻松创建几何设计。Sketch Up还支持挤压和评估部件的正确配合度。我们决定直接进行这些操作，而不是使用像Adobe Illustrator这样的中间应用程序，因为以三维方式查看每个部分可以更容易地快速查找和纠正错误。
最后，将 Sketch Up 中创建的文件导出为 .dxf 扩展名，以便在 Adobe Illustrator 中打开。在此，对二维设计进行了最终审核，包括实际尺寸和比例原型。然后，这些原型将送去激光切割，以获得组装成成品所需的部件。比例设计被送往 Shape Lab，在那里进行切割和组装，以验证一切是否正常工作。后者如图 7 所示，由 3 毫米中密度纤维板制成。这证实了接头位置正确，桌子功能正常。
提案描述
物料清单
这款家具的设计理念是除了木材本身之外，无需任何额外的材料。因此，用于组装的各个部件都采用了定制的接头。同样，在咨询了一些五金店后，我们发现12毫米厚的木板最典型的尺寸是4 x 8英尺，因此我们以此尺寸作为家具的参考。在这种情况下，对于推荐的型号，我们将使用以下尺寸：
| 物品 | 数量 | 每单位成本 | 全部的 |
|---|---|---|---|
| 表格 — EPA | 1.5 | 33.90美元 | 50.85美元 |
| 累计 | 50.85美元43.00 欧元 <br />36.50 英镑 <br />62.00 加元 <br />1,042.50 墨西哥比索 <br />3,742.50 印度卢比 <br /> | ||
制造成本
这件设计的家具由七块木块组成，构成了桌子的主体，并由四根支撑杆提供额外支撑。激光切割等工业设计工具可直接用于生产，其优势在于可以轻松扩展到新的尺寸。或者，这些木块也可以采用传统方式切割，这在 TECHO 住宅中更为常见，因为可以从当地的木工店购买材料。
经过一些估算和对产品需求的插值后，出现了两种制造成本方案。首先，使用激光切割机进行切割，考虑到机器的尺寸和使用时间，成本约为 50 美元。其次，可以选择在当地木工店进行传统切割，成本估计约为 20 美元。
数字档案
各个切割所使用的数字文件如下。这些文件分别对应原始模型和原型的二维矢量化版本。要以不同的扩展名查看这些文件，请检查此外部文件夹。
原型制造
原型由一张3毫米厚的中密度纤维板制成的比例桌组成。其尺寸为18.75 x 18.75 x 18.75厘米。实际尺寸为75 x 75 x 75厘米。设计的家具共由11个部件组成：桌面、桌脚、加固卡舌和搁板。
在制造拟议的桌子时，需要考虑的一点是所用材料。由于原型是使用激光切割制作的（如本节末尾的视频所示），其优势在于基于二维设计，各个部件的尺寸更加精确。同样，与木材相比，中密度纤维板 (MDF) 是一种可以实现平滑切割和边缘处理的材料，因此无需打磨等额外步骤。此外，在制作最终产品时，需要精确调整原型的尺寸，以确保各个部件能够正确组合。
在研究了可用于制造本项目设计的桌子的材料后，最终确定最佳方案是任何宽度为12毫米、尺寸为4 x 8英尺的EPA木材。EPA被选为主要供应商，是因为其在木材市场上价格最实惠。因此，如果购买两张桌子用于制造，每张桌子的成本不超过一百美元。在制作最终成品时，需要注意的一点是，木材必须根据需要进行打磨，并在必要时进行上漆和熏蒸，以延长其使用寿命。值得注意的是，获取木材报价总是有益的，因为价格每天都会变化。
组装说明
| 件号 | 图像 | 描述 | 不能。 |
|---|---|---|---|
| 到 |  | 桌面 | 1 |
| B |  | 货架 | 4 |
| 碳 |   | 基地 | 2 |
| D |  | 睫毛 | 4 |
检查 C1 和 C2 部件的朝向是否正确。另外，检查每个底座上的突出部分是否位于图案的顶部。
然后，取出 C1 件，将从底部开始到中心的插槽与 C2 件从顶部开始到中心的开口相匹配。
将C块拼合在一起后，必须添加D块。D块插入设计图中的方孔中，为设计好的桌子提供支撑。为了确保其正常工作，所使用的卡舌必须保持平衡。
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安装支撑片后，我们开始插入B部件。这些部件必须插入设计的侧槽中，这些侧槽从部件的一侧延伸到中心。需要注意的是，每个C部件的开口各不相同，有些位于中心，有些位于底部。
最后，将 B 至 D 块组件摆放好后，必须将 A 块组件插入桌面。为此，如上所述，每个底座上的卡舌必须位于组件顶部。需要注意的是，必须找到正确的一侧才能将 A 块组件插入桌面。
为了更好地理解，请观看以下演示组装的视频：
预算
估算开发原型的成本，需要考虑以下因素：
- 材料
- 制造业
| 物品 | 数量 | 每单位成本 | 全部的 |
|---|---|---|---|
| 材料 — 必须与 BOM 相同 | 1 | 50.85美元 | 50.85美元 |
| 制造——制造一件全尺寸产品的成本（加工工时） | 1 | 20.00美元 | 20.00美元 |
| 累计 | 70.85美元欧元 60.20 <br />英镑 51.10 <br />加元 86.80 <br />墨西哥比索 1,459.50 <br />印度卢比 5,239.50 <br /> | ||
目标：（1 张预算表）
结论和建议
从整个产品设计和建造过程中，可以得出一些普遍的结论和重要的建议：
- 进行前期研究并详细了解产品超越客户期望所需的规格非常重要。
- 产品设计需要逐步完善，涉及大量原型和提案，最终打造出最佳的设计。
- 过程中的创造力，毫无疑问，专注力以及克服挑战和错误是产品最终结果和成功的重要因素。
在本节中，回答以下问题也被认为是相关的：
您对该产品有何看法？
更具体地说，关于这款产品，主要可以就其设计进行一些观察。该产品旨在为使用其的家庭和房屋提供高度实用的功能，这里指的是桌子本身。因此，其设计主要注重功能性和节省空间，以及超越美观的耐用性。
然而，我们的目标是让桌子拥有赏心悦目的外观，与其功能特性相得益彰，同时又能作为家居装饰元素。此外，值得一提的是，桌子的尺寸可以根据空间需求和客户的意愿进行调整。其他类型的连接方式也可以考虑，运用相同的连接理念来节省材料。
是否会做出改变或者根据原型中观察到的情况提出批评？
关于是否需要改进或对产品有任何意见，乍一看，没有发现需要进行重大改进。然而，需要再次强调桌子的尺寸和大小，因为理想的尺寸是更大的桌子，以便提供更多空间来存放物品，避免空间过于拥挤。此外，设计上还可以改进搁板的数量；增加搁板数量可以为家具提供更多空间来存放物品，当然，这取决于物品的高度和宽度。
最后，关于原型的一个批评意见是，乍一看，它可能只是一个架子；然而，360度全方位观察原型，你会发现它采用了创新设计，提供了充足的空间和多种功能。随着产品的使用，可以不断改进，以确保最佳质量。
最终呈现
最终的演示文档及其对应的视频附后如下：
参考文献
| 作者 | 亚历克西娅·阿维拉、塔蒂亚娜·巴拉奥纳、赫苏斯·巴拉奥纳、索菲亚·戈麦斯、吉列尔莫·加西亚、埃利达·拉帕和吉尔·洛佩斯 |
|---|---|
| 执照 | CC-BY-SA-4.0 |
| 组织 | ESEN，屋顶萨尔瓦多 |
| 引用 | Alexia Avelar、Tatiana Barahona、Jesús Barahona、Sofía Gómez、Guillermo García、Elida Lapa 和 Gil López（2022-2024 年）。“4U：激光切割桌”。附录。检索日期：2025 年 7 月 19 日。 |