材料規格（Stock Forms）、類型與尺寸介紹
歡迎！在本章中，我們將探討什麼是材料規格（Stock Forms）。你可能會問：「這到底是甚麼東西？」好吧，想像一下你去超市買牛奶。它通常是以 1 品脫、2 品脫或 4 品脫的瓶裝出售，而不是「隨意你想要的任何尺寸」。這是因為標準化的尺寸能讓運輸、儲存和銷售變得更輕鬆、更有效率。
在設計與科技科（Design and Technology）中，材料規格是指物料（如木材、金屬和塑料）出售時的標準形狀與尺寸。學習這些規格很重要，因為它能幫助你計算所需材料的數量，並讓你設計出符合市面現有材料的產品，從而節省成本並減少浪費！
為什麼我們需要使用材料規格？
試想一下，如果你每次需要一塊木頭，商店都必須為了你從一棵隨機的樹幹上切割下來，那將會非常昂貴！
標準化（Standardization）（將物品製成統一尺寸）之所以這麼棒，是因為：
- 它使材料變得更便宜，因為它們是大量生產的。
- 它使材料更容易運輸並在倉庫中儲存。
- 世界各地的設計師都能清楚知道他們可以使用哪些尺寸的材料。
1. 紙張與紙板
紙張和紙板有多種出售方式。如果你曾經用過打印機，你已經知道最著名的規格了：A4！
常見的材料規格：
- 紙張（Sheet）： 平整的片狀（如一張紙）。
- 卷裝（Roll）： 長條連續的長度（如牆紙或包裝紙）。
- 層壓（Ply）： 將多層紙膠合在一起，使其更堅固。
銷售方式：
- 尺寸： 通常遵循「A」系列標準（A0 最大，A4 為標準尺寸，A5 是 A4 的一半）。
- 重量： 以 GSM（克/平方米）計算。GSM 數值越高，紙張就越重、越厚。
- 厚度： 以 微米（microns） 計算。1000 微米 = 1 毫米 (mm)。
標準組件： 這些是與紙張配套使用的「額外配件」，例如扣件（fasteners）、密封件（seals）和裝訂件（bindings）（例如筆記本上的螺旋線圈）。
溫馨提示： 請記住，「A」後面的數字越大（例如從 A4 到 A5），紙張的實際尺寸反而越小！2. 木質材料（木材）
木材不僅僅是以「原木」的形式出現。它會被加工成特定的形狀，以便建築商和設計師能輕鬆使用。
常見的材料規格：
- 木板（Planks and Boards）： 用於地板或傢俬的長而平的木片。
- 標準造型線條（Standard Moldings）： 這是經過成型加工的木條，例如踢腳板（skirting boards）或相框。
銷售方式：
木材按長度、寬度、厚度，有時按直徑（圓木條/木棒）出售。如果你去 DIY 商店，可能會看到「2 by 4」——這指的是英寸為單位的厚度和寬度（但在學校我們通常使用毫米！）。
標準組件： 例如木螺絲（woodscrews）、鉸鏈（hinges）和 KD 組合配件（Knock-Down fittings）。KD 配件就是你在 IKEA 傢俬中常見的那種塑料組件和螺栓，讓你在家就能輕鬆組裝傢俬。
3. 金屬材料
金屬用途非常廣泛，並有多種「型材」（截面形狀）。
常見的材料規格：
- 板材（Sheet）： 薄而平的片狀截面。
- 棒材（Rod）： 實心的圓柱體金屬。
- 條材（Bar）： 實心的扁平或正方形長條。
- 管材（Tube）： 空心的圓柱體（例如單車車架）。
銷售方式：
金屬按長度、寬度、厚度和直徑出售。對於管材來說，壁厚（wall thickness）也非常重要！
標準組件： 為了連接金屬，我們使用鉚釘（rivets）、機械螺絲（machine screws）、螺母（nuts）和螺栓（bolts）。
4. 聚合物（塑料）
由於塑料是人造的，它可以被塑造成幾乎任何你能想像到的規格形狀。
常見的材料規格：
- 板材、棒材和管材： 與金屬一樣。
- 粉末與顆粒： 這些用於工廠，經熔化後進行注塑成型（injection molded），製成如 LEGO 積木般的形狀。
- 泡沫與薄膜： 例如發泡膠或薄薄的保鮮膜。
銷售方式：
聚合物按長度、寬度和規格（gauge，即厚度）出售。顆粒通常按袋裝重量出售。
標準組件： 塑料製品通常使用專門的螺絲、螺母、螺栓和塑料鉸鏈。
5. 紡織材料
紡織品最初是細小的纖維，隨後被轉化為你實際可以使用的規格形態。
常見的材料規格：
- 紗線（Yarns）： 用於編織或織布的「線」或「毛線」。
- 布料（Fabrics）： 由紗線製成的大塊「布片」。
銷售方式：
布料幾乎總是按卷（roll）出售。你根據卷的寬度和布料的重量來購買。它也按股（ply）（纏繞在一起的線數）來衡量。
標準組件： 用於完善服裝的配件，例如拉鍊（zips）、啪鈕（press studs/poppers）和魔術貼（Velcro）。
6. 電氣與機械組件
這些是產品的「核心部件」，讓產品能正常運作。
銷售方式：
- 數量： 通常以包裝出售（例如一包 100 個 LED）。
- 額定值： 根據電壓（Volt）和電流（Amp）額定值出售，這樣你就不會把它們燒壞了！
標準組件：
- E12 電阻系列： 全球通用的標準電阻值系列。
- DIL（雙列直插式）封裝： 這些就是看起來像小「毛毛蟲」一樣的微晶片。
- 微控制器（PIC）： 一種可以編程的晶片小電腦。
數學部分：計算與排樣（Nesting）
別擔心，這裡的數學非常實用！因為材料是以固定的規格尺寸供應的，你需要精明地規劃切割方式，以避免浪費金錢。
排樣（Nesting）與減少浪費
排樣（Nesting）就像用餅乾模具切麵團一樣。你希望將切割形狀盡可能緊密地排列，這樣就不會留下大量的材料廢料。
類比： 想像你有一張貼紙，如果貼紙散亂地貼，你貼不了幾張。如果它們排列得整整齊齊，你就可以貼幾十張！
關鍵公式：
你可能需要計算材料規格的表面積或體積，以便知道需要購買多少材料：
矩形面積： \( \text{Area} = \text{length} \times \text{width} \)
3D 形狀體積： \( \text{Volume} = \text{length} \times \text{width} \times \text{height} \)
重點提示： 在購買材料前，務必先規劃好你的「切割清單」，以確保使用最高效的材料規格尺寸！
快速回顧：避免常見錯誤
- 錯誤： 認為「A0」紙是最小的。
- 更正： A0 是最大的（1 平方米！）。A4 是你在學校常用的尺寸。
- 錯誤： 忘記了「管材」是空心的，而「棒材」是實心的。
- 更正： 務必檢查你的設計是否需要空心（以減輕重量）或實心（以確保強度）。
總結檢查清單
1. 材料以規格形式（Stock Forms）供應，以降低成本。
2. 紙張按 GSM 衡量；木材通常為板材；金屬則為板材或管材。
3. 標準組件（如螺絲或拉鍊）是為了配合這些材料規格而設計的。
4. 使用排樣（Nesting）來節省材料，保護環境！