Quy trình mô phỏng thiên nhiên trong thiết kế tạo dáng sản phẩm mang tính dự báo

Mô phỏng thiên nhiên đã trở thành xu hướng thiết kế quan trọng đối với các họa sĩ, kiến trúc sư, nhà điêu khắc và nhà thiết kế mỹ thuật công nghiệp. Riêng trong lĩnh vực thiết kế tạo dáng, xu hướng này có những đặc thù về chuyên môn, thể hiện ở lĩnh vực hoạt động của chuyên ngành tạo dáng sản phầm. Họa sĩ thiết kế tạo dáng không đi sâu nghiên cứu các lĩnh vực khoa học tự nhiên. Nhiệm vụ của họ là tìm cách tiếp cận và vận dụng các thành tựu từ nghiên cứu thiên nhiên của các khoa học liên ngành, mô phỏng các ưu điểm rút ra từ thiên nhiên để tạo nên sản phẩm thiết kế ưu việt.

     Dự báo trong thiết kế kiểu dáng sản phẩm là một khâu then chốt, là một bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu, phát triển thiết kế kiểu dáng sản phẩm và có tầm ảnh hưởng sống còn tới hầu hết các loại sản phẩm, dù sản phẩm đó có chu kỳ tồn tại kiểu dáng (vòng đời kiểu dáng) dài hay ngắn. Công nghệ phát triển không ngừng, các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới liên tiếp ra đời với sự kế thừa các kết quả; đồng thời cũng đào thải các hệ quả khoa học công nghệ đã cũ theo thời gian, dẫn tới việc các thiết kế sản phẩm cũng nhanh chóng bị cũ đi. Việc thiết kế kiểu dáng sản phẩm dự báo, nhằm đưa ra xu hướng thiết kế và định hướng nhu cầu của người tiêu dùng, ngày càng trở nên cấp thiết, đòi hỏi phải có những phương pháp và cách thức thực hiện bài bản hơn, đồng thời khắc phục được sự thụ động trước tốc độ phát triển quá nhanh của kiểu dáng sản phẩm theo sự tiến bộ khoa học công nghệ và nhu cầu của xã hội.

     Tiếp cận, dự báo, khảo sát và thu thập tài liệu nghiên cứu

     Sau khi lên kế hoạch về sản phẩm cần thiết kế, họa sĩ cần xác định đối tượng nghiên cứu trong thiên nhiên và dự báo thiết kế, đặc biệt là con người. Thực tiễn cho thấy, nhiều họa sĩ thiết kế, khi nghiên cứu thiên nhiên và dự báo thiết kế, đã vô tình biệt lập hóa các nghiên cứu về con người mà chưa thấy được rằng, con người cũng là một phần trong thiên nhiên và tuân thủ quy luật chi phối của thiên nhiên, của sự phát triển mọi mặt tâm lý, xã hội của chính họ trong tương lai.

     Công việc của bước này chính là dự báo, quan sát, và thu thập tài liệu theo yêu cầu chuyên môn, vận dụng những thành quả nghiên cứu của khoa học liên ngành. Từ đó, rút ra các yếu tố nào trong thiên nhiên (hình dáng, cấu trúc, màu sắc, chất liệu…) có ưu thế sinh học và phù hợp với sản phẩm thiết kế, yếu tố nào trong tương lai (tâm lý, thị hiếu, công nghệ vật liệu, sự phát triển của xã hội…) ảnh hưởng tới nhu cầu sử dụng của con người.

     Để đảm bảo hiệu quả dự báo của kiểu dáng được thiết kế, trước khi bắt tay vào quá trình nghiên cứu thiết kế, họa sĩ cần đưa ra được các tiêu chí dự báo liên quan tới sản phẩm, bao gồm: phạm vi dự báo, tức là quy mô, khoảng không gian, thời gian được dự báo; đối tượng sử dụng; môi trường sử dụng; công năng; tính kinh tế.

     Họa sĩ thiết kế cần phải quan sát thiên nhiên từ tổng thể đến chi tiết, từ vẻ bề ngoài (hình dáng, cấu trúc, mầu sắc, chất liệu) cho đến những cơ chế sinh học bên trong. Việc quan sát này chủ yếu dùng những giác quan và cảm quan, vì vậy sẽ cho chúng ta những tư liệu về dáng vẻ bề ngoài. Đối tượng cần được quan sát, theo dõi và nghiên cứu trong một khoảng thời gian nhất định để có thể nắm được các đặc điểm về tập tính sinh sống… Từ đó, giúp họa sĩ tạo dáng lựa chọn được những hình ảnh và thuộc tính đặc trưng nhất, giúp ích cho đối tượng thiết kế. Sau khi quan sát, nhà thiết kế tạo dáng có thể lấy tư liệu bằng một số cách như ký họa, ghi chép.

     Bên cạnh đó, họa sĩ phải quan sát trên những tư liệu có sẵn: phim, ảnh, băng hình… do các tổ chức, nhà nghiên cứu về tự nhiên thực hiện. Hiện nay, trên thế giới, các ngành khoa học nghiên cứu về tự nhiên rất phát triển, cung cấp một nguồn tư liệu phong phú. Rất nhiều chương trình khám phá thế giới tự nhiên được phát rộng rãi trên các kênh truyền hình lớn và chuyên biệt như Discovery, National Geographic… Ngoài ra, các nguồn tư liệu khác trên sách báo, tạp chí chuyên ngành sẽ giúp cho nhà thiết kế có thể thu thập đầy đủ tư liệu để nghiên cứu về cấu trúc và chất liệu, cũng như hiểu sâu về chức năng hình dáng, màu sắc của các đối tượng, nhằm ứng dụng trong thiết kế tạo dáng của mình.

     Phân tích, đánh giá và xây dựng định hướng thiết kế kiểu dáng mang tính dự báo

     Ở bước này, nhà thiết kế tạo dáng cần vận dụng những thành quả nghiên cứu của khoa học liên ngành cùng những quan sát từ thực tế.

     Việc quan trọng đầu tiên chính là phân tích thẩm mỹ. Trong thiên nhiên, vạn vật được tạo ra theo những quy luật nhất định, trong đó, quy luật của sự hài hòa, cân đối mà khoa học thẩm mỹ gọi là tỷ lệ vàng, cũng chính là một tỷ lệ cơ bản được lặp đi lặp lại trong thiên nhiên, hoàn toàn phù hợp với quan niệm của con người về cái đẹp.

     Mô phỏng cái đẹp từ thiên nhiên là hướng tới cái đẹp tự thân của thiên nhiên. Cái đẹp đó là hoàn thiện và tối ưu nhất cho chức năng hình dáng của thiên nhiên. Nhiệm vụ của họa sĩ tạo dáng là phân tích những mối liên hệ của thẩm mỹ hình khối, màu sắc sản phẩm với hình dáng, màu sắc trong thiên nhiên thông qua con đường liên tưởng và sáng tạo. Sự liên tưởng càng phong phú, ý tưởng mô phỏng thiết kế càng dồi dào và sắc sảo.

     Việc tiếp theo là phân tích công năng. Công năng của một sản phẩm chính là lý do tồn tại của sản phẩm đó. Bên cạnh đó, công năng sinh ra chức năng của hình dáng. Bởi vậy, trong thiết kế tạo dáng, nhất là kiểu dáng mang tính dự báo, tùy theo đặc thù của từng sản phẩm, nhưng dù thế nào, công năng được đặt ra như một yếu tố quan trọng hàng đầu. Đặc biệt với mô phỏng sinh học trong thiết kế tạo dáng và tạo dáng sản phẩm mang tính dự báo, việc học hỏi từ bất cứ thuộc tính nào của thiên nhiên cũng hướng tới mục đích cuối cùng là hiệu quả trong dự báo, thiết kế và sử dụng sản phẩm.

     Việc chọn hướng mô phỏng cũng rất cần được coi trọng. Hướng mô phỏng có thể là hình dáng, cấu trúc hoặc chất liệu… nhưng cho dù là hướng nào, nếu không phù hợp với công năng, thẩm mỹ và cơ chế hoạt động mà sản phẩm thiết kế cần có thì cũng là hướng mô phỏng không hữu ích. Khi thiết kế những phương tiện giao thông có hình dáng yêu cầu về mặt tốc độ, họa sĩ tạo dáng mới cần đặt ra hướng nghiên cứu và mô phỏng hình dáng các động thực vật có ưu thế về tốc độ như hình dáng đầu và mỏ chim gõ kiến cho thiết kế đầu tàu, chim sẻ cho mũ bảo hiểm xe máy, cánh chin én cho cánh máy bay phản lực, cá heo cho hình dáng của tầu ngầm… Đó là những hướng mô phỏng mang lại hiệu quả cao nhất. Ngược lại, với những sản phẩm không cần tốc độ như xe lu, nếu lấy hình dáng của đầu chim gõ kiến để mô phỏng thiết kế sẽ không phù hợp.

     Một mặt nữa cũng phải nói đến là các kết quả nghiên cứu về tập tính sinh hoạt, cơ chế vận động và chất liệu thiên nhiên. Mô phỏng các thuộc tính về hình dáng, cấu trúc, màu sắc… trong thiết kế tạo dáng mới chỉ là những mô phỏng mang tính bề ngoài, nếu không muốn nói là mô phỏng cấp thấp. Từ những kết quả nghiên cứu chất liệu, tập tính sinh hoạt, cơ chế vận động của tự nhiên, nếu họa sĩ tạo dáng biết ứng dụng mô phỏng trong thiết kế, kết hợp với dự báo về công nghệ vật liệu mới, các yếu tố trong tương lai liên quan tới đối tượng sử dụng thì sẽ mang lại những sản phẩm thông minh, có hiệu quả cao và thân thiện với môi trường. Đây mới là hướng mô phỏng và dự báo mà các họa sĩ thiết kế trong lĩnh vực tạo dáng nên chú trọng.

     Định hướng thiết kế sản phẩm mô phỏng thiên nhiên mang tính dự báo phải đạt được các tiêu chí: vận dụng được ưu điểm của mẫu thiên nhiên; có tính mới, dự báo được xu hướng thiết kế sản xuất và phù hợp với xu hướng tiêu dùng; có thẩm mỹ công nghiệp; phù hợp với nhóm đối tượng sử dụng; hiệu quả về kinh tế và môi trường ngay cả khi sản phẩm bị thải loại sau sử dụng.

     Định hướng thiết kế chính là kim chỉ nam cho nhà thiết kế và nó luôn cần được tôn trọng, cho dù ở bất cứ giai đoạn nào của công việc thiết kế sản phẩm. Nhất là với mô phỏng thiên nhiên, việc xác định sai lầm hướng đi hoặc không tôn trọng định hướng thiết kế sẽ dẫn đến trả giá trong thiết kế, mà hậu quả nhẹ nhất là hướng chọn mô phỏng sẽ không hiệu quả, đi xa hơn là sản phẩm không tiêu thụ được.

     Thiết kế mỹ thuật và thiết kế công nghệ

     Sau khi có định hướng thiết kế, nhà thiết kế mới có thể đặt ra nhiệm vụ thiết kế cho bản thân cũng như nhóm (nếu làm việc theo nhóm thiết kế). Từ đó, nhà thiết kế bắt tay vào thiết kế mỹ thuật và công nghệ cho sản phẩm. Mỹ thuật và công nghệ có mối liên quan mật thiết và biện chứng với nhau, hai loại hình thiết kế này đều dựa trên một số nguyên tắc chung, gồm tính hợp lý, tính hài hòa, tính tối ưu và nguyên tắc dự báo. Trong bốn nguyên tắc trên, nguyên tắc của tính hợp lý thể hiện tính khoa học của một mẫu thiết kế, dù đó là thiết kế công nghệ hay mỹ thuật. Nguyên tắc của tính hài hòa chính là nguyên tắc thẩm mỹ: không một bản thiết kế hợp lý và khoa học nào lại không đòi hỏi tính thẩm mỹ và không chứa đựng trong đó tính thẩm mỹ. Nguyên tắc tối ưu làm nên tính hiệu quả của bản thiết kế. Cuối cùng, tuân thủ nguyên tắc dự báo đảm bảo cho sự chủ động với sản phẩm trong xu hướng phát triển thiết kế và ứng dụng. Bên cạnh đó, chính tính hợp lý và tính hài hòa cũng góp phần tạo nên tính hiệu quả của một bản thiết kế. Từ đó cho thấy, họa sĩ thiết kế phải nắm vững được cả về mỹ thuật và công nghệ, đồng thời vận dụng được mối quan hệ của chúng cho các sản phẩm sáng tạo của mình. Điều này là bắt buộc và là yếu tố hàng đầu mang lại thành công cho sản phẩm mỹ thuật ứng dụng.

     Nếu liên hệ với các ngành mỹ thuật ứng dụng, có thể thấy, nhà thiết kế thời trang nhất thiết phải nắm vững về công nghệ dệt may và các loại chất liệu, phụ liệu dành cho ngành thời trang; họa sĩ thiết kế nội ngoại thất thì phải rất am hiểu về dàn dựng thi công và các loại vật liệu trang trí, vật liệu xây dựng; họa sĩ thiết kế đồ họa phải có những hiểu biết về công nghệ in ấn và sản xuất trên nhiều vật liệu khác nhau. Do đó, họa sĩ cần tiếp cận và nắm vững những kiến thức về khoa học cơ bản, các nguyên lý hoạt động của máy móc, ứng dụng vật liệu, kỹ thuật công nghệ trong chế tạo sản xuất; nhân trắc học, các kiến thức cơ bản về bảo vệ môi trường… bên cạnh các kiến thức cơ sở mỹ thuật. Nắm được những kiến thức liên ngành trên, họa sĩ thiết kế sẽ ý thức được việc phải thiết kế sao cho phù hợp với khả năng về công nghệ, vật liệu hiện tại và tương lai được dự báo, đồng thời cũng tìm ra khả năng tối ưu cho sản phẩm để mang lại hiệu quả thẩm mỹ, hiệu quả kinh tế và thân thiện với môi trường.

     Như vậy với bước này, nhà thiết kế phải đưa ra được phác thảo cuối cùng, các hình ảnh nghiên cứu sản phẩm từ các hướng nhìn khác nhau, kể cả giải pháp tháo lắp và các yếu tố đồ họa, bản vẽ thiết kế công nghệ và thiết kế mỹ thuật có khả năng chuyển giao cho bước chế thử và sản xuất.

     Chế thử và kiểm nghiệm mẫu sản phẩm

     Đây là bước rất quan trọng, sau khi được thiết kế xong mẫu thiết kế phải được chế thử. Sản phẩm được chế thử sẽ trải qua hai giai đoạn chính:

     Giai đoạn một: sản phẩm được tạo hình mô phỏng bằng một số vật liệu chủ yếu như giấy, bìa, thạch cao, đất sét chuyên dụng, cùng công nghệ in 3D, CNC… là những vật liệu dễ cho nhà thiết kế tạo nên những mô hình cho sản phẩm tương lai cho mình. Mô hình này sẽ cho thấy được kích thước, hình dáng, đường nét… quan hệ tỷ lệ so với đối tượng sử dụng, quy mô tỷ lệ một phần so với thật hoặc như sản phẩm thật, giúp nhà thiết kế dễ hình dung và chỉnh sửa.

      Giai đoạn hai là giai đoạn phức tạp hơn, đòi họa sĩ thiết kế hợp chặt chẽ với các chuyên gia khoa học, kỹ sư công nghệ, vật liệu để có thể chế thử một sản phẩm thật, mẫu này sẽ trải qua việc kiểm tra các thông số bằng thí nghiệm trên thiết bị kiểm tra chuyên dụng, sau đó được chế thử, đưa ra dùng thử và trưng cầu ý kiến của người tiêu dùng, đánh giá khả năng dự báo để tiếp tục điều chỉnh trước khi đưa ra sản xuất hàng loạt và thương mại hóa.

     Chế thử và kiểm nghiệm mẫu sản phẩm là bước bắt buộc để đánh giá khả năng đáp ứng các tiêu chí đã dự báo, khả năng dẫn dắt xu hướng tiêu dùng của sản phẩm được dự báo, sau đó xây dựng chiến lược thương mại hóa nhằm đưa ra sản xuất hàng loạt với quy mô công nghiệp. Nếu mắc khiếm khuyết, sản phẩm không đạt yêu cầu sẽ dẫn đến thất bại và phải gánh chịu hậu quả không lường trước được về kinh tế và môi trường.

     Ứng dụng vào thực tế

     Sau giai đoạn kiểm nghiệm và đạt chuẩn, sản phẩm nên được đăng ký bảo hộ về kiểu dáng và ý tưởng. Đây là điều quan trọng đối với sản phẩm mang tính dự báo. Thông qua công nghệ chế tạo, sản phẩm được đưa vào tính toán sản xuất hàng loạt với quy mô ra sao tùy thuộc vào chiến lược kinh doanh của nhà đầu tư, phát triển.

     Nghiên cứu ứng dụng thiên nhiên đối với thiết kế tạo dáng mang tính dự báo có giá trị học thuật kể cả từ góc độ khoa học lẫn góc độ thẩm mỹ. Về phương diện khoa học, tính dự báo, việc nghiên cứu nhằm phát hiện và ứng dụng quy luật của tính hợp lý, sự hài hòa và hiệu quả tối ưu trong sáng tạo của thiên nhiên vào việc sản xuất ra các mẫu mã, các sản phẩm phục vụ đời sống đòi hỏi một nguồn tri thức vừa sâu sắc vừa rộng lớn của rất nhiều ngành khoa học khác nhau. Chính điều đó làm nên giá trị học thuật cho các công trình nghiên cứu. Không những thế, giá trị học thuật của ngành tạo dáng công nghiệp còn chứa đựng tính đặc thù của ngành mà không một ngành khoa học nào khác có được. Đó chính là mục đích nghiên cứu thiên nhiên và dự báo xu hướng tiêu dùng để phát triển một định hướng thẩm mỹ mới, hiện đại, không chỉ cho các nhà chuyên môn mà mục đích cuối cùng là phục vụ cho việc phát triển và đa dạng hóa thẩm mỹ của xã hội.

Tác giả: Nguyễn Anh Tuấn

Nguồn: Tạp chí VHNT số 415, tháng 1 – 2019