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

Robotic Fabrication 2017

The undergraduate design studio is to build a pavilion at the cross of two pedestrian roads in the campus. To formalize design ideas, the students developed computational models that do not only encapsulate the design logics, but also incorporate the procedure for their digital fabrication. The twelve students, in four groups, created forms with Processing, experimented with various materials, and made prototypes with CNC machines.

The Crown team cut irregular fiberboard pieces with a Kuka robot; the Acrylight team laser cut and heating bent acrylic boards; the TRI-RAUMLING team implemented developable surfaces with thin metal sheets; the ANTI-ENTROPY team cast concrete with bespoke polypropylene skins. Processing, or the Java programming language, was employed to generate the pavilions’ shapes, optimize the performances, articulate the tectonics, and output machine codes (e.g. Kuka’s KRL) for fabrication. Finally, each team built a 1:3 scale model, about 3m in diameter and 1.5-2m high.

指导:华好,李飚
答辩评委:徐炯(南京艺术学院),唐芃
合作企业:南京耀阳科技有限公司,上海欣志机器人系统有限公司

 

Acrylight    作者:郑 悦,付立军,许航安

Acrylight项目利用数控切割和亚克力热弯工艺,在中大院前的铜鼎周边建造了一座晶莹剔透环形穹顶。运用Processing程序在三维空间中定义一个连续的闭合曲面,拱形顺应了中轴线上的人流和视线。由数学模型中的参数来调整其形态,并参数化地控制三维单元体的总量。通过编程把三维单元体展开为平面轮廓,以便于激光切割机的加工,然后用轻型热弯机进行热弯操作,把平面板材弯折成牢固的三维构件。上中下三层单元体采用了不同透明度的亚克力,使Acrylight呈现出悬浮状的视觉效果。铜鼎和Acrylight,一重一轻,一实一虚。构筑物环绕铜鼎,连通内外,夜晚成为照亮中央铜鼎的一盏明灯,激活了整片场地。

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Crown  作者:施旗,朱佳乐,张增鑫

Crown项目利用机械臂加工纤维板来建造曲面构筑物。构筑物共设三个落脚点,环绕在场地中央铜鼎的周边。设计团队通过Processing编程实现了以下步骤:
1.利用自组织方式生成均质的Delaunay三角网格,
2.利用悬链线原理生成三维薄壳曲面并细分成多边形构件,
3. 基于javakuka开源代码库为每个多边形构件输出KUKA机械臂的切割路径。
多边形构件之间的夹角各不相同,因此项目选用了机械臂铣削的加工方式(铣刀不垂直于板材)。采用激光切割的不规则金属构件实现多边形构件之间的连接与加固。Crown构筑物整体造型舒展轻盈,与中央铜鼎形成了“方正与柔和、厚重与轻盈”的对比关系。

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TRI-RAUMLING   作者:邵舒怡,简海睿,黄郁宇

TRI-RAUMLING采用可展曲面(developable surface)进行空间造型。作品的灵感来源于植物生长形成的茎秆网络。基于Processing编程工具,设计小组在场地中八边形基座上生成交叠的网格,采用悬链线原理生成三维形体使结构的力学性能得到优化。再通过自定义的贝塞尔曲线生成可展曲面,将形体分隔成十九个具有三个连接支脚的单元。构筑物选用了黑色不锈钢板,由激光切割机精确切割每个单元的平面展开轮廓线,并沿弯折路径进行打孔。然后沿路径弯折钢板形成三维的可展曲面单元,同时增强了单元的强度。连接成三维网络的金属单元最终在场地内围合出了层叠交织的灰空间。

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ANTI-ENTROPY  作者:敖颖雪,吴佳倩,赵文锐

ANTI-ENTROPY把数控切割的柔性聚丙烯板作为模具,实现了复杂自由形体的混凝土浇筑。项目采用了采取“轻介入、弱阻隔”的策略,在现有场地的四角设置了四组透空灯墙,烘托了中央铜鼎的中心感,同时为过往行人提供个性化的照明。构筑物的丛林状形体呼应了场地内茂密的悬铃木的生长态势。ANTI-ENTROPY灯墙利用三通和四通单元构成一个丛林状的复杂形体。基于Processing编程工具,我们用贝赛尔曲线来定义每个单元的各个曲面,并用程序把每个三维曲面展开成平面轮廓已便于数控铣床的平面切割。曲面边缘的纽扣用于组装时的绳索绑扎。我们一方面挖掘了柔性材料的曲面造型能力,另一方面探索了柔性材料作为模具在混凝塑形中的作用。

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