數位時代的金屬織理性

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設計者:林晉塋
指導教授:陳珍誠

個人於大學四年級接觸到金屬材料與數位製造,開始對於金屬材料在建築設計上的應用產生了興趣,並基於個人對於服裝設計上的喜好,因此以金屬材料織理性為主題,並配合參數化設計與數位製造,發展關於金屬「材料性」(Materiality)的實驗,討論金屬材料獨特的織理性,並結合數位構築將所發展的「展示亭」(Pavilion)設計真實建造完成。(註:本展示亭設計獲選為ArchiDaily網站,The Best Student Design-Build Projects Worldwide 2017。)

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設計理念
編織是人類最古老的結構行為:德國建築理論家戈特弗里德·森佩爾(Gottfried Semper)提出了建築四要素的概念,他認為四要素中最重要的元素是牆-人類將原材料經由重複、延伸、堆疊的方式組構以產生界線區別內外空間,進而衍伸出織理性建築的概念。「編織」一詞是將材料經過重複、交疊的手法,以組構形成平面或立體的工藝。「Architextile」為建築與織理性的複合詞,應用織理的概念,可使建築有了輕量化的可能,並產生更豐富活潑的建築皮層,甚至是結構的一部分。軟性的材料應用於織理上已經非常普及,因此若使用既軟又硬的金屬探討織理性建築,將會激發出金屬材料的應用潛力,並創造出特殊的織理性。

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設計發展與製造
一開始著重在探討織理性於建築設計上發展的可能性,系列模型發展將織理性探討分為四個階段:參數化織理、聚合性織理、構成性織理、加上以「治具」(Jig)產生織理等四種方法,其中參數化織理嘗試以參數化模型的方式了解傳統的編織方法,並將編織技巧與服裝剪裁技法應用於金屬材料的織理構成上,並將其轉換成立體形態的三維電腦模型。聚合性織理討論材料之間彼此牽引與連動以形成形態及整體結構性,並進一步以互承結構(Reciprocal Structure)為對象,發展成為片狀單元。構成性織理嘗試以「由下而上」(Bottom-up)的建構方式以生產出完整的形態,了解小單元聚合(Aggregation)成大單元的過程。最後以治具產生織理使單元標準化並增加單元應力,產生具有曲率的幾何形。最後在多面體堆疊系統下,發展出「展示亭」的原型,並置入不同的單元紋理,以達到較經濟的組構方式。

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金屬材料的加工相對繁複,整體製造與組裝時間約為一個半月,主要工作項目分為:切割、打磨(邊與面)、沖壓、彎折、組裝等五個步驟。首先以數位控制等離子切割機將鋁板材切割出不同的幾何形狀後,初步切割下的鋁板會留下毛刺以及焊瘤等粗糙部位,因此需要做邊的銼修以避免割傷,並做了表面保護及拋光處理,使得鋁材有較好的金屬質感呈現。再利用CNC數位銑床製造弧形曲面木製代模,並配合沖壓設備,可做出較快速且客製化的沖壓處理以產生曲面,並增加金屬板材的應力。最後,將模型局部在室內預組後,再移至戶外基地上完成所有組裝。基本上除了組裝的部分,整座展示亭的迎設計到製造都可以由作者個人獨力完成。

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數位時代的設計與製造
"一種新的建築風格必須以一種新的建造手段作為基礎。"
-<>,Otto Wangner。

工業革命之後,機器時代的來臨,大量製造取代了小規模的人工與工藝生產;今日,藉由電腦輔助設計與製造的幫助,大規模生產將不再是製造上唯一的選項,小規模的客製化(Customization)生產又重新受到重視。設計師亦可以更按照自己的意願來設計與生產。以往設計製造在時間上較為費時,製造成本相對比較昂貴,但有了數位設計與製造的輔助,快速的設計修正,設計端與製造端的反覆測試在時間上可以縮短許多,讓設計有更精密發展的可能,也幫助設計者生產出更具有實驗性與未來性的作品。

影片連結 : https://vimeo.com/216272725

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