Institute of Architectural Algorithms & Applications 建筑运算与应用研究所 School of Architecture, Southeast University, Nanjing

Digital Fabrication 2016

The 2016 workshop of Digital Fabrication consists of 11 students of fourth grade. They gain a new architectural perspective by exploring the potential of machine-induced design and materialization processes. The works are exhibited in the AAA (Architectural Algorithms & Applications) conference in Southeast University (2016.11.24 – 12.05).

The course is very intensive since the students learn computer programming, computational geometry, CNC machines, and material properties almost from scratch. The challenge is to encode their design ideas via computational logics, and eventually to implement them with materials and machines. The workshop is directed by Hao Hua and Prof. Li Biao.

指导教师:华好李飚

数控建造通过计算机编程(computer programming)进行设计,用数据驱动数控设备(CNC machines)来完成加工与建造过程。由“设计-编程-制造”构成的数字链促使建筑师探索新的设计哲学与方法。欧洲文艺复兴之后建筑的设计与建造逐渐分离,在二十世纪末的建筑“数字化”浪潮中建筑的抽象化达到了顶峰。自2000年以来的数控建造实践历史性地把设计与建造重新融合起来,建筑的数字化与物质化(materialization)获得了统一,为当今的建筑学提供了一个全新而系统化的视角来研究形式、材料、结构等建筑元素。

数控建造涉及材料科学、机械、自动化控制、程序等领域。该课程的主要教学内容包括:Java编程,计算几何(computational geometry),数控设备与加工(CNC)以及数字建构(digital tectonics)方法。大四“数控建造”课程寻求材料与机器的行为特点(material behavior & machine behavior)在设计中的积极作用。每个小组设计并制造一个构筑物。构筑物具有较大的内部空间,能够长期站立在室外。学生们用程序生成构筑物的形态和连接构筑,输出加工数据,用数控设备制造构筑物的构件并完成组装与搭建。

 

Winding

作者:马力凌, 钱润东, 林欣

该作品利用卡纸、木板、树脂、填泥与油漆等材料创造出一面光滑的异形墙体。Winding意为蜿蜒,其形态由Processing编程生成。不同的参数设置将会生成不同的几何形态。计算机程序先把几何形态转化为平面形状,用激光切割机加工卡纸,再把多个平面卡纸元件组装成三维墙体。从远处观察时,它如同连绵起伏而形态各异的山脉在墙面上蜿蜒,当你走近时,它又如同几道互相扰动的涟漪在墙面上传播起伏。光滑而层次丰富的红色表面反射着灯光,给行走中的观者带来不断变换的视觉体验。

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Catcher

作者:王嘉城,陈嘉豪, 吴晓涵

该小组利用6轴机械臂在展厅内进行了两组表演。第一组表演为音乐演奏。第一套乐器为较古典的编钟,用来来演奏较为舒缓的音乐。另一套乐器为一组预先调整好音高的水杯来演奏较为轻快的音乐。第二组表演为互动项目“Apple Catcher”。将cognex视觉系统、kuka机器人以及自编程的机械爪三个部分结合,摄像头捕捉图像向机器人传递物体位置信号,机器人到达相应位置并向机械爪传递脉冲,最后机械爪完成物体的抓取动作。
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Hakuna Matata

作者:张祺媛 ,刘苗苗 ,徐雨洁

该项目利用弯折的铝材搭建了一个具有四个出入口的异形构筑物。整个方案从形体设计,到加工数据的生成全部由Processing编程来实现,体现了从设计到制造的数据一体化。Hakuna Matata构筑物采用了6061铝板,利用大型激光切割机切割出多个单元体。每个单元体经过弯折之后强度进一步得到加强,最终达到增强整个构筑物稳定性的目的。基于传统机械不能对金属板材经行任意角度弯折的限制,本设计采用了“由定长得不定角”的构造方式,即每个构造节点单元通过3种长度的杆件固定在两个单元体的不同位置,来适应板片(单元体)间不同角度的变化需求,以实现造型的自由化。

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Neuron

作者:吴江源, 梅琳丽, 庞月婷

Neuron项目利用编程方法生成纯压力结构(compression-only structure),创造出一个表面形式复杂的拱形,以兼顾美学与力学的需求。设计灵感来源于“neuron”(神经元):单元块(神经细胞)相互之间通过各自相连的分支(突触)传递压力。单元块采用了类似神经细胞的形态,也使整个构筑物较为轻盈。该项目利用悬链线(Catenary)的自组织原理生成基本形(Eclipse Java编程)。计算过程中保证每个质点的重力与单元块的面积大小成正比,并且每个受力面都与其受力方向垂直。整个构筑物的表面只有压力,因此“Neuron”能够在没有任何额外连接的情况下得以自支撑。单元体的几何形态和加工数据(G-code)由Java程序输出,实现了从设计到加工的完整的数字链(digital chain)。单元体采用数控4轴热线切割机床进行加工,材料为高密度泡沫。切割过程中的产生的泡沫负形用来浇筑混凝土单元体。混凝土配方中加入了适量的珍珠岩以减轻重量。
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