由解剖慧魚磚塊引發的,關于慧魚零件材料的使用和零件結構的討論

2020-12-20 拼裝益智玩具天地

眾所周知,慧魚創意組合模型fischertechnik是由慧魚公司的創始人Arthur Fischer博士發明的。起初只是送客戶孩子的禮品。但這種有趣的拼裝模型,迅速憑藉其獨特的設計和隨心所欲的擴展組合走紅。具體的介紹請上網查詢,我這裡不再科普了。

我一直對它的經典設計:「構件的工業燕尾槽專利設計使六面都可拼接」很好奇,想知道它裡面的結構到底是怎麼樣的?所以今天我們就來一個打破沙鍋問到底,我們來解剖一個慧魚的小磚塊來一探究竟。

構成小磚塊的塑料硬度很大,一般性的小刀很難把它切開。我使用了刀背很厚的銼刀和榔頭才打開磚塊。與其說是切開,不如說是使用錘子以後,材料的自行裂開。製作小磚塊的材料如此堅硬,大大出乎我的意料,也引起了我更大的好奇。我找到了一份早期慧魚(70年代)的宣傳資料,在這份資料中,可以看到,製造慧魚的材料有:nylon、hostaform和terluran。

先說nylon塑料,也叫聚醯胺,簡稱PA。我網上查了一下:PA具有良好的綜合性能,包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性,且摩擦係數低,有一定的阻燃性,易於加工,適於用玻璃纖維和其它填料填充增強改性,提高性能和擴大應用範圍。我不是材料學家,對這些高分子材料完全不懂,但是根據這個描述,我猜想:慧魚的許多零件:例如三角梁,支撐杆等硬度較低,比較柔軟的零件,應該是由尼龍塑料構成的。注意,這個僅僅是我的猜想,歡迎各位大神留言指導。

再說hostaform,又叫聚甲醛,簡稱POM被譽為「超鋼」或者「賽鋼」。它是具有高的力學性能,如強度、模量、耐磨性、韌性、耐疲勞性和抗蠕變性。 所以它適合於作齒輪、鏈條、驅動軸、軸承、閥杆螺母、葉輪、滾輪、凸輪以及各種機械結構件、電動工具外殼手柄、開關等。根據這個描述,我猜想:慧魚的齒輪,滑輪,鏈條零件是由POM製作而成的。注意,同樣是猜想,歡迎大家指正。

最後說terluran,就是德國巴斯夫的ABS工程塑料,又叫苯乙烯系塑膠,簡稱ABS。網上描述ABS的物理特性相當優異,具耐熱、耐衝擊、耐腐蝕、高光澤度、易著色、硬度高、成型容易且二次加工性佳等優點 ,故已被廣泛使用於資訊業、家電用品、事務機器及汽車零件(如儀錶板)。所以我認為:構成小磚塊的主要材料是terluran,就是ABS工程塑料。

在網上搜索的時候,我發現:

hostaform是由德國化學家,1953年諾貝爾化學獎獲得者赫爾曼·施陶丁格(德語:Hermann Staudinger)發現的POM。

1962年,塞拉尼斯有了自己的共聚甲醛——Celcon,並在美國實現了商業化生產。

1963年,塞拉尼斯與Hoechst在德國合資成立了泰科納,生產 Hostaform共聚甲醛。

而慧魚組合玩具推出的時間是1964年,說明當時的慧魚公司大膽使用新材料來提高產品的質量。同時hostaform和terluran都是德國公司的產品,而慧魚的另外兩大主打產品,慧魚錨栓和慧魚汽車零件,都使用了許多新材料。可見慧魚對於工程塑料的選擇和使用,是非常具有專業性的。

好了,到這裡我發現我嚴重偏題了,好吧,那就把材料問題討論到底吧。這裡先買個關子,我們將在最後討論慧魚小磚塊的結構問題。

我們再說說樂高lego零件的材料,據說,所有樂高積木均採用高標準特定的ABS塑膠為主要原材料加工,這些原材料不僅符合玩具級的安全標準,甚至符合食品包裝級的標準;為此,公司還在丹麥本部設立了一個塑膠材料研發實驗室以及一個測試實驗室,以保證所挑選的原材料性能符合一系列更苛刻的要求和標準。全球銷售的樂高積木玩具均採用統一的塑料原料供應商。

可見,ABS塑料是樂高零件的主要材料,但是我覺的,對於不同的零件,樂高的ABS配方會有所不同,比如齒輪等零件,應該加入一些特殊的材料來增加零件的耐磨性等。

根據我使用樂高和慧魚模型的體驗來說,慧魚的材料更加堅固,更加耐磨。但我不是說樂高的零件質量不如慧魚,是兩個玩具的拼裝體系不同,所以它們使用的材料也會不一樣。試想:如果樂高使用慧魚的材料,那很有可能影響兩個積木之間的拼裝體驗:材料太堅固,拼裝所需要的力量就越大,拆起來也是如此;材料太軟,可能造成拼裝的牢固度不夠。所以使用什麼材料,和拼裝的體系,方式息息相關。我們有理由相信,使用在慧魚零件上的材料,是最適合慧魚拼裝體系的。同樣使用在樂高零件上的材料,也是最適合樂高的。

最後我們來看零件切開後的圖片,從圖片中我們不難看出,慧魚小磚塊的拼接接口,底部是一個鋼製的榫頭。仔細觀察這個鋼製榫頭,我們發現,這個鋼製榫頭表面是經過特殊處理的,處理後的榫頭可以牢牢地固定在塑料的零件中,這個處理的表面,實際起到了一個倒鉤的效果。聯想到慧魚公司是以做錨栓起家的,所以這樣的設計就一點都不奇怪了,完全是發揚公司在錨栓技術方面的優勢。而鋼製榫頭上的十字零件,也是起到了一個二次加固的作用,使拼裝接口可以從容地從四個方向插入拼裝槽。

我們從慧魚的宣傳材料中可以看到,這個燕尾槽的接口,可以承受10kg的重量而不鬆開,這也反應了德國人的嚴謹作風。慧魚的這個燕尾槽設計,相比樂高,在拼裝的堅固度上是非常值得稱道的。相信每個樂高迷都有樂高零件鬆掉(特別是多次拼裝後)的痛苦經歷。這個問題在慧魚拼裝體系上就很少發生。但是慧魚的拼裝,有的時候需要用比較大的力量才能實現,這個是相比樂高的一個缺點。好了,今天我們關于慧魚零件的使用材料和結構問題上就先討論到這裡。

以上的一些觀點只是我的一家之言,我也不是材料方面的專家,只是喜歡拼裝模型,所以提出自己的一些猜想和看法,難免有錯誤和不當之處,希望大家留言討論和指正,謝謝

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