上海驚現(xiàn)6米高3D打印藝術建筑“落云亭”：6軸機械臂21天完工

隨著天氣逐漸轉寒，上海臨港新城也有一些大動作。近日，臨港的滴水湖畔不僅迎來了一大群來自世界各地的友人，還多了3座造型各異而又不同尋常的試驗性小展亭。原來這都是為了11月4日“當建筑對話公共空間”國際論壇暨2017上海城市空間藝術季臨港聯(lián)合展開幕儀式做的充足準備。該聯(lián)合展吸引了一批批來自世界各地建筑界、文化界、藝術界的大師及專家匯聚于此�！巴ㄟ^將公共藝術有機的引入到區(qū)域空間布局中，為臨港地區(qū)注入藝術元素，建造一個更加廣泛和開放的平臺，激活臨港新城空間，提升城市空間的品質和活力”。

港城廣場展示中心旁的這三座展亭包括：創(chuàng)盟國際&一造科技帶來的“云亭”，直造建筑事務所的“柔物”，以及來自潤•建筑工作室的“林泉高致集”。其中的“云亭”是同濟大學協(xié)同“創(chuàng)盟國際&一造科技”首次運用MP材料實現(xiàn)的整體3D打印結構性能化展亭，尺寸為11米 x 11米 x 6米。

▼舞者在云亭

“云亭”項目旨在將建筑結構性能化設計技術與機器人建造結合，并用高度集成的方式完成并展示出來。它采用大尺度空間打印的方式進行建造，將形體抽象為空間網(wǎng)格，再進行網(wǎng)格打印建造。其在大尺度打印效率和結構性能集成方面具有獨特的優(yōu)勢，體現(xiàn)了建筑三維打印技術方案極大的潛力�！霸仆ぁ钡脑O計，運用基于結構性能分析的拓撲優(yōu)化算法，通過結構性能化技術生成建筑形式，然后將應力分布轉變?yōu)榫W(wǎng)格系統(tǒng)，從而得到變密度的網(wǎng)格形式。同時，在設計的過程中充分考慮了如何實現(xiàn)網(wǎng)絡單元的機器人空間打印。

路人甲
這個看著挺酷的，什么做的呀？
揭秘一：“云亭”所使用的原材料為加入特殊纖維的熱塑性高分子材料，具有強度高、韌性好、易于加工等突出優(yōu)點。簡而言之，大家可以把它當成是一種改良版的特殊塑料。

路人乙
這個東西是怎么做的呢？完全想象不出來
揭秘二：簡單點的版本，直接就是“3D打印”四個大字，詳細點說的話，“云亭”是由6軸機器臂通過空間打印加工而成。
整個網(wǎng)絡原型單元系統(tǒng)包含疏密不同的五種單元路徑，密集的單元主要用以承受自重荷載，稀疏的單元主要起到覆蓋作用，使得看似復雜的網(wǎng)絡系統(tǒng)在機器人空間打印技術的支持下?lián)碛凶銐虻目尚行��；�于�?shù)字設計與機器人建造技術的支持，“云亭”展現(xiàn)了結構性能化分析技術與建筑形式美學的充分融合。

▼“云亭”模型渲染俯瞰圖

▼“云亭”模型渲染透視圖

▼“云亭”初建圖

由機器人空間打印工藝制作成的大型展品的建造重點主要在對抽象建筑造型實現(xiàn)結構合理的“物質化”建造，即通過特定的編程語言生成最有效的空間網(wǎng)格來實現(xiàn)連續(xù)建造，力求做到整體結構最輕、用材最省，大幅度提升了建造效率且節(jié)省了可觀的材料開支。今年7月，同濟大學完成14米跨度MP三維打印步行橋，使用層積式三維打印的技術方案。層積式三維打印方案在整體強度上有優(yōu)勢，但材料消耗量相對較大，自重較大的劣勢也同時存在。因而此次同濟大學對“云亭”的打印，是在進一步研究中實現(xiàn)了更加結構高效合節(jié)材的目標。

▼“云亭”之下

亭子的幾何原型選定為長度11米、寬度11米、高度約6.0米的復雜曲面，由于該曲面部分區(qū)域的曲率過大且前端懸挑過長，傳統(tǒng)的均質化空間打印法難以打印出這一形態(tài)，另外，如此大尺度的構件在設計階段還會面臨許多結構問題。本設計團隊不滿足于空間打印的這個現(xiàn)狀，希望尋找一種新的機器人空間打印工藝，以實現(xiàn)建筑形態(tài)與結構性能完美融合的一體化設計。本設計對亭子的三維曲面進行結構拓撲優(yōu)化，從而在設計初期使建筑結構性能得到了充分的考量。

▼“云亭”內景體驗

由于空間打印對擠出頭的出料速度有嚴格控制，這使得空間打印速度都遠遠低于層積打印。本案加工時長為500小時，兩套機器人裝備耗時共計21天。

在未來，這種機器人空間打印技術將在建筑復雜空間結構、異形模板、形體快速找形等方面擁有廣闊應用前景。下一步研發(fā)團隊將在材料和工藝的深化和完善以及配套工藝的研發(fā)方面進行進一步的探索，將建筑大尺度空間打印技術推向更為可靠和廣泛的產(chǎn)業(yè)應用。

▼“云亭”建成實景，finished Cloud Pavilion

▼云亭夜景

數(shù)字設計與建造團隊：同濟大學,創(chuàng)盟國際+一造科技
地點：上海市浦東新區(qū)臨港新城港城廣場（環(huán)湖西路88號）
尺寸：11米 x 11米 x 6米
設計時間：2017年7月-2017年8月
建造時間：2017年9月-2017年10月
設計團隊
主持設計師：袁烽
概念設計：袁烽、韓力、高偉哲
結構性能化設計：陳哲文、柴華、王錦、沈煒
數(shù)字建造：張立名、和四忠、代世龍、陳哲文
攝影：陳顥 林邊 林鈺瓊

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來源：gooood