Дизайн мозаичных изделий из природного камня со смешанной техникой художественного исполнения

Актуальность работы. Применение природного камня в различных областях дизайна выходит в настоящее время на качественно новый уровень. Внедрение в камнеобработку современного автоматизированного оборудования обеспечило возможность реализации большого разнообразия индивидуальных дизайнерских проектов, усложнение изделий в технологическом отношении. Сформировавшийся же за последние годы мировой рынок природного камня и постоянное появление новых коммерческих разновидностей, отличающихся собственной цветовой гаммой, требуют от современного дизайнера владения наиболее полной информацией о доступном ассортименте минералов и горных пород. Создание оригинальных, востребованных рынком изделий — это творческий поиск нестандартных видов и форм, расширение спектра колористических решений с использованием всего многообразия предлагаемых каменных материалов.

К одним из наиболее сложных и трудоемких изделий из камня, требующих применения богатой цветовой палитры, относятся мозаики. Как правило, это плоскостные композиции. Взгляд на мозаичные изделия с позиций современных возможностей обработки позволяет творчески переосмыслить традиционные техники их исполнения и применять элементы дизайна, обычно не характерные для таких изделий. Комбинируя различные автоматизированные операции художественной обработки камня (контурное резание, плоскостное и объёмное фрезерование и гравирование) можно создавать мозаики в смешанной технике, сочетающие рельефные фрагменты с плоскими. На поверхность таких изделий возможно наносить врезную или точечную гравировку (например, изображения, надписи). Подобные дизайнерские решения весьма перспективны для эксклюзивного оформления интерьеров и экстерьеров в качестве картин, панно, деталей художественной облицовки, различных композиций с символикой и текстом. Однако анализ предложений в сфере художественной обработки камня выявил лишь единичные примеры подобных работ, причем их изготовление зачастую до сих пор осуществляется традиционным ручным способом. Поиск новых дизайнерских идей сдерживается отсутствием научно обоснованных материаловедческих и технологических знаний для эффективного их воплощения. Актуальным является расширение области применения данной смешанной техники за счет комплексного исследования дизайна, применяемых материалов и современных автоматизированных технологий обработки природного камня. Это позволит вооружить дизайнера эффективной методикой проектирования таких изделий, выработать технологические рекомендации по их созданию, и, как следствие, разнообразить варианты дизайнерских решений, создаваемых на стыке нескольких художественных техник работы с камнем.

Степень разработанности темы. Разработке научных принципов дизайна и технологии изделий из природного камня посвящены исследования научных школ университетов России под руководством P.M. Лобацкой, J1.T. Жуковой, Е. П. Мельникова, В. П. Наумова, Ю. П. Солодовой, на Украине — П. Н. Баранова [18, 6]. Выполнен ряд работ (И.А. Капошко, A.A. Анисимова, А. Н. Коновалова, Е. В. Гладченков и др.), посвященных дизайну ювелирных и декоративных камнерезных изделий. Публикации же по мозаикам из природного камня носят либо сугубо искусствоведческий характер, либо рассматривают отдельно вопросы технологии, причем применительно к традиционным плоскостным композициям. Комплексному решению проблем художественного и технологического проектирования сложных изделий из камня на базе современного автоматизированного производства посвящены работы Ю. А. Павлова, В. Р. Ткача. Применительно к огранённым камням данное направление развито Д. В. Ахрамовым, а к скульптурным изделиям — Е. Г. Коржовым. Настоящее исследование является продолжением развития этого направления и основано на интеграции процессов компьютерного дизайна и технологии изготовления мозаик из камня в смешанной технике.

Цель работы — совершенствование дизайна и снижение трудоемкости изготовления мозаик из природного камня со смешанной техникой исполнения на основе комплексного художественно-технологического проектирования с применением компьютерных средств.

Поставленная цель определила задачи исследования:

1. Провести анализ и классификацию мозаик из природного камня по технике художественного исполнения, функциональному назначению, конструктивным особенностям и применяемым технологиям обработки камня при их создании.

2. Разработать методику комплексного художественно-технологического проектирования мозаичных изделий со смешанной техникой исполнения, учитывающую специфику цветового подбора образцов природного камня.

3. Систематизировать каменные материалы для мозаик (на примере группы метаморфическйх карбонатных пород) по их цветовым характеристикам в виде цифровой палитры для объективного поиска различных цветовых решений в компьютерном дизайне.

4. Провести экспериментальное исследование процесса объёмного фрезерования камня и выработать рекомендации по назначению технологических режимов, обеспечивающих повышение качества изделий.

5. Предложить основные направления художественного поиска в дизайне мозаичных изделий со смешанной техникой исполнения (в частности — с применением рельефных поверхностей и гравировки).

Методы исследования. Теоретические исследования базировались на методах системного анализа и классификации, методах компьютерного проектирования изделий, на теоретических основах петрографии, основных положениях цветоведения и колористики, основах зрительного восприятия, на методах анализа цифровых изображений с использованием разработанной программы обработки статистических данных, методах экспертных оценок, на основных положениях теории резания и динамики упругих механических систем. Экспериментальные исследования проводились с применением методов виброакустической диагностики технологического оборудования.

Научная новизна работы.

1. Разработана методика художественно-технологического проектирования рельефных мозаик со смешанной техникой исполнения, отличающаяся комплексным подходом к дизайну, выбору цветных камней и технологии обработки с использованием рекомендуемых компьютерных средств.

2. Предложена колористическая классификация декоративно-облицовочных камней группы метаморфических карбонатных пород по доминирующему цвету на основе системы естественной цветности материалов (N08) с применением методики цифровой оценки цветовых характеристик образцов.

3. Установлен количественный критерий неоднородности окраски, позволяющий уточнить колористическую классификацию образцов по визуальному восприятию дополнительным разделением на монохромные и полихромные.

4. Научно обоснованы принципы дизайнерских решений при разработке мозаик в смешанной технике, базирующиеся на предложенных размерно-функциональной и конструктивной классификации изделий, колористической классификации камней и специфике зрительного восприятия рельефных изображений.

Практическая значимость работы.

1. Разработана программа цифрового анализа изображений текстур камня, позволяющая количественно определять цветовые характеристики образцов для последующей их систематизации.

2. Разработан фрагмент цифровой палитры в системе ЫСБ, содержащий текстуры метаморфических карбонатных пород для эффективного цветового подбора камня в компьютерном дизайне.

3. Даны рекомендации по выбору рациональных режимов обработки природного камня на основании исследования амплитудно-частотных динамических характеристик фрезерно-гравировального оборудования.

4. С применением методики сквозного проектирования разработаны авторские варианты дизайна мозаичных изделий со смешанной техникой исполнения, пригодные для оформления интерьеров.

5. Предложены общие схемы технологических маршрутов, базирующиеся на конструктивных решениях изделий.

Реализация результатов исследований. Результаты работы внедрены в производство изделий из природного камня фирмой ООО «Прометей» (г. Москва), а также реализованы в учебном процессе при создании учебно-методического комплекса на базе фрезерно-гравировального станка с ЧПУ на кафедре ТХОМ Московского государственного горного университета. Издано руководство к лабораторным работам по курсу «Автоматизация технологических процессов камнеобрабатывающего и ювелирного производства». Акты о внедрении внесены в приложения к диссертации.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (семинар «Природный камень. Дизайн. Технологии») в 2006 — 2012 г. г. (Москва, МГГУ) — на VIII, XIII, XIV Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием по специальности «Технология художественной обработки материалов» в МГУПИ (Москва, 2005), МГГУ (Москва, 2010), С (А)ФУ (Архангельск, 2011) — на XIV Международной экологической конференции студентов и молодых ученых «Горное дело и окружающая среда. Инновационные и высокие технологии XXI века» МГГУ (Москва, 2010) — на научных семинарах кафедры ТХОМ МГГУ.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Выводы по главе.

Принятие дизайнерских решений включат установление области применения изделия, выбор размеров мозаики, композиционное и конструктивное построение, цветовое решение.

Дизайнерские разработки мозаичных изделий со смешанной техникой исполнения необходимо базировать на размерно-функциональной классификации мозаичных композиций, учитывая при этом как внешние влияющие на восприятие факторы (дистанцию, освещение), так и специфику зрительного восприятия объёмных изображений.

При подборе цветового решения изделия целесообразно пользоваться заранее подготовленной палитрой доступных образцов каменных материалов. При выборе монохромных образцов обеспечивается лучшее зрительное восприятие рельефной формы и гравированных изображений.

Последовательность технологических операций изготовления рельефных мозаичных панно на станке с ЧПУ следует выбирать на основании предложенной конструктивно-технологической классификации данных изделий.

Заключение

.

Выполненное диссертационное исследование дает решение актуальной для дизайна и технологии художественной обработки материалов научно-производственной задачи совершенствования процесса проектирования и изготовления мозаичных изделий из природного камня со смешанной техникой художественного исполнения. Основные выводы и результаты, полученные в работе, заключаются в следующем:

1. Всесторонний анализ современных мозаичных изделий из природного камня показал, что дизайнерско-технологическое направление, основанное на смешанной технике исполнения и применении информационных технологий на всех стадиях создания изделия является перспективным и требует комплексного исследования.

2. Разработана методика, основанная на интеграции процессов художественного, конструкторского и технологического проектирования мозаик со смешанной техникой исполнения и рекомендованы программные средства для ее реализации, что позволяет эффективно выполнять дизайнерские разработки, пригодные для изготовления на технологическом оборудовании с ЧПУ.

3. Применение цветных камней группы метаморфических карбонатных пород обосновано их широким колористическим диапазоном и разнообразными полихромными текстурами. Цветовая классификация пород данной группы в форме пополняемой цифровой палитры образцов на основе системы N08 отвечает требованиям рациональной работы дизайнера и позволяет сократить сроки представления различных колористических решений изделий.

4. Количественный критерий неоднородности окраски, полученный методом экспертных оценок, позволяет учесть визуальное восприятие текстурного рисунка при подборе камня для мозаик декоративно-облицовочной размерной группы.

5. Экспериментальное исследование фрезерно-гравировального оборудования при обработке камня выявило, что в частотном диапазоне скоростей вращения шпинделя существуют зоны возникновения резонансных колебаний, которые необходимо исключать при назначении режимов для обеспечения стабильного качества обработки рельефных поверхностей.

6. Дизайнерские разработки мозаик со смешанной техникой исполнения следует базировать на теории зрительного восприятия объемных изображений, предложенных размерно-функциональной и конструктивно-технологической классификации изделий, колористической классификации камней, что показано на конкретных авторских примерах дизайнерских разработок.