秉承著“對於傳統材料的回歸與工業化產品的應用是數位技術真正走入歷史舞臺的切入點”的理念,清華參數化工作營機械臂組成立了一次為期9天的工作坊,從清華土木博士到美國高中生,從互不相識到精誠合作,9名組員、4名助教在導師于雷博士的指導下日夜兼程,利用Altair公司solidThingking Inspire軟體,最終成功實現對一座大型橋型構築物的優化和實地搭建。

        這是清華機械臂建造組在“築巢機器人”、“機械臂加工空間角完成RECIPROCAL結構的中型拱”之後的第三個作品。在Altair公司solidThinking Inspire軟體的協助下,該組運用有限元分析的方法來優化一座橋型構築物,在盡可能減輕橋的自重的情況下將得到結果通過逆向工程優化為樹枝狀結構,通過數位化手段在交點處由電腦自動生成合適的榫卯,接下來軟體就會同時輸出一套適合於機械臂加工的路徑,然後機械臂通過對木材的削銑完成對不同空間角榫卯的加工,之後再人工將各榫卯節點組成構件通過紙管連接,進行最後的組裝

骨密度根據外部負載的應力分佈而變化

 

通過有限元演算法優化結構

        從最初對木料的選材(密度、濕度影響加工效率)開始,到操作環境與夾具的設計,再到對銑刀路徑的優化,以及各節點的編號,還有最後的組裝,小組成員一直精誠合作。期間在對四百多個不同空間角度的非標榫卯進行加工時,幾位助教選擇了晝夜倒班24小時不間斷加工的方式,以最快的時間完成了構件的加工。

對加工平臺與流程的設計

 

機械臂加工實景

      每一位組員都懷著不同的心願來到這裡進行為期九天的學習與高強度工作坊。來自臺灣的施正之老師學習機械臂是出於對越來越少的手工木匠與越來越多亟待修復的古建築的憂慮。這種對現代加工技術與傳統結合的務實思想也感染了大家,在現代加工技術日新月異的大背景下,傳統技藝的傳承也是值得思索的問題。

來自美國Virginia的高中生Arnold.Z在Final Review上做報告

        在最終對橋的承重能力進行測試的時候,從最初只有一個人心驚膽戰地爬上橋到多人一起“拗造型”,再到後來用其他方式對橋的穩定性與承重性能進行測試,所呈現出來的結果都較好地反映了團隊成員初期對整體結構的優化與設計,而最終的結果也體現了Inspire軟體的準確性與可靠性。

  

單人承重能力測試

        多人承重能力測試

        在數位製造技術飛速發展時,就建築領域來說,數位建造技術的進步應該是眾望所指,大家期待能夠通過機械臂等其他機械方式完成更精准更複雜的結果。這次工作坊雖然只有短短的9天,但正如導師于雷所說“這次工作坊的經歷讓大家看到了一種未知的、吸引人的新可能性。這對所有人來說是最能激發熱情的機遇。”

workshop成員合影

        數位製造技術的火種已經被點燃,並將在各個領域熊熊燃燒,而Altair solidThinking也將沿著時代的方向,助力數位製造技術的發展。Altair一直秉承“Design the Difference”的理念,希望與更多的設計者、工程師合作,探索設計與科技、工業設計與工程設計的融合。

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