同济架设全球第一组3D打印步行桥，“上海数字未来”展窥见数字设计未来！

　　你可能听说过3D打印，也可能见过很多用3D打印技术做的作品。但我们所知道的数字设计对各行各业的影响可能只是冰山一角——其发展之快令人惊叹。

　　最近，开学典礼在建筑与城市规划学院举行上海在“数字未来”系列活动中，一系列关于数字设计与构建的前沿实验成果吸引了众多师生的关注。

　　我们来看看这个——同济建筑与城市规划学院门口竖立的最新一座桥，是世界上第一组由3D打印完成的人行桥，跨度分别为4米和11米。

　　据悉，本次活动以“可视化与物化”为主题，也是同济建筑与城市规划学院的夏令营活动，包括开放日参观、建筑工作营、图形思维与数字建筑论坛、建筑工作营成果展示四个部分。

　　建筑与城市规划学院袁峰教授介绍，今年的活动不仅邀请了来自全球高校的8位优秀导师，还由8台机器人、2台CNC计算机数控机床、5架无人机、UWB室内定位设备、热像仪和数台3D打印机提供支持。受邀参加今年暑期夏令营的146名学生是从前期报名的300多名学生中选拔出来的。他们来自国内外55所高校，12个建筑设计。机构。其中留学生包括SCI-ARC、AA、加州大学伯克利分校、伦敦大学学院、罗德岛设计学院、爱丁堡大学、康奈尔大学等。，而国内院校则来自同济大学、清华大学、东南大学、华南理工大学等院校。

　　袁峰表示，本次夏令营的一个重要目标是共同探讨数字化未来的可能走向。对于建筑、结构工程、材料科学等传统学科来说，是时候让我们一起思考，讨论一下在这个戏剧性的时代，学科的边界和发展了。

　　数字化的未来是什么？在这次夏令营中，国内外建筑领域的师生带来了他们的成果——

1、犀牛金库

　　这个小组的工作营是由苏黎世联邦理工学院的菲利普布洛克研究小组和扎哈？哈迪德数字设计研究小组联合教学。基于机器人3D泥塑打印，对结构信息进行建模，转换成打印路径，最终实现实体构建。打印的拱石组件将用于建造更大的拱结构。学生使用RhinoVAULT插件寻找形状并优化结构，同时操作3D粘土打印和烧制，最终组装出结构优化的足弓装置。

　　2、机器人木工缝纫

　　这个小组讨论了基于机器人的木材缝纫数字化技术，将平面胶合板直接连接起来，通过缝纫形成复杂的三维自由形状。基于机器人木材缝纫技术的木材弹性弯曲缝纫三种研究并行进行:个别学生通过探索纺织图案和纺织工艺，创建一个薄片材料的材料体系，并希望将其扩展到木材等更厚的材料。在个人研究的基础上，学生分成小组，选择一些材料系统的原型进行更大规模的材料实验，从而创造出一种可以创造封闭单元的建造策略，以期在建筑尺度上进行建造。最后，木材的大规模建造模型全面展示了木材缝纫系统的性能，为机器人自动缝纫系统做了很好的实证研究。

　　3.3D打印的身体架构

　　对身体与建筑关系的研究由来已久。在维特鲁威之前，人们试图将建筑的比例与人体的尺寸联系起来，现代人体与建筑的关系已经发展到一个有趣的地步:建筑师涉足时尚，设计出一些精致的3D打印衣服。

　　工作营强调了两个初始问题。首先，通过研究自然模式——如生长、分枝和填充——我们将学习自然界的动态表达。学生可以生成受生物学启发的图案，学习这些几何图形背后的意图是理解动态的物质表达，如线性或曲线运动；其次，将人体如皮肤张力、肌肉运动、受力分布等作为这类研究内容，尝试将生物学启发的几何模型与人体表现相结合。最终，人们关注的目标是3D打印过程，来设计和打印“身体建筑”——3D打印外套将与人体的肌肉和动作相关联，尼龙SLS材料打印技术将用于生产坚硬的物体。

　　4.无人机群诱发的城市环境。

　　借助无人机群携带的传感器，在城市上空探测和构建城市的数字环境；通过大数据学习，可以把无人机群体变成一个“智能”的团队，可以为我们传递全新的时空信息；从中可以了解到很多影响城市空间的参数，如建筑形态、植被、地形变化、小气候等，这些都是日常视角无法感知的。最后，利用可视化技术和工具，将原始数据进行艺术化翻译，将城市环境映射为建筑设计、艺术创作和视觉表达。

　　5、超薄纸板大跨度建筑

　　利用超薄板搭建了一个小型壳体，用于探讨和研究一种新的以材料结构性能为目标的壳体结构概念设计方法。通过学习设计过程，学生学习壳体找形理论和软件模拟过程。同时通过施工的过程，完成对结构细节的理解和设计优化。

　　6、数字折纸编程

　　参数化折纸将复杂的几何形状和空间变量进行合成、变换和变形，从而对空间表达进行新的尝试，最终的结果是一个大型的空间薄板折叠装置。这项研究将复杂几何形状的各种变化属性与物理模型结合起来，激发学生的空间想象力，并在纸张的帮助下创造新的形式语言。

　　7.从诗歌到场所的转变。

　　随着VR技术在我们生活中的深入，建筑师对VR也会有不同的想法。在这里，通过一种文本摘要的可视化翻译——诗歌，为创作者提供了探索VR意义的各种可能性。这里的场所包含了空间和活动于其中的人，可以用来详细描述诗歌的意境，也可以只是配合这种意境的表达，甚至可以表达对意境的不同看法...工作营分为2-3组，每组完成一组诗词和场所的翻译设计，包括模型制作、空间搭建、人物表演拍摄等。通过这种在虚拟空间中的创作过程，我们暂时放下了对建筑材料、结构、构造等因素的束缚，试图完全通过场所感来表达设计意图， 使其成果能像任何艺术作品一样被欣赏，用诗歌的力量触动体验者的心弦。

　　8、风洞可视化

　　工作营的目的是探索在建筑设计的初始阶段，利用物理风洞和AR(增强现实)工具探索建筑形态的可能性，让环境表现成为城市和建筑形态的驱动参数。

　　在物化上，以风洞作为风环境的主要模拟工具，完成建筑形态的研究和概念设计，使风环境数据与建筑主体形态之间产生互动和反馈，在考虑舒适风速和温度的条件下，得到最终的建筑几何形态。在可视化方面，利用不同的工具对风这一无形元素进行研究，研究结果体现在建筑形态的调整和设计上:在物理方面，利用烟雾可视化工具观察建筑周围的流动痕迹；数字方面，基于CFD的计算结果，建立一个带有AR技术的APP，通过摄像头观察气流带来的不同效果。

　　9、行为可视化

　　行为可视化是通过数字化技术采集建筑空间中人的行为数据，并与空间结构进行匹配分析，最终检测和验证空间与行为共生关系的建筑研究方法。借助数字化技术，可以准确、全面地收集行为数据信息，建立基于大数据的系统统计分析和可视化呈现，为微观层面的单体建筑设计和整改提供方法参考。

　　10.机器人3D打印

　　机器人平台为3D打印技术的发展和实现提供了新的可能性。该机器人极大地扩展了将3D打印技术应用于建筑领域的可行性，无论是规模打印还是复杂系统打印。工作营以传统的三维打印原理为基础，结合结构性能设计，探索建筑规模的三维打印的可能性和可行性。通过机器人3D打印实现了定制单元的量产，通过搭建定制的3D打印模块完成了跨度为4米和11米的两座3D打印桥梁，验证了3D打印建筑产品的结构稳定性和可靠性。

　　11、机器人木结构

　　探索“结构几何”设计方法在木结构建筑设计中的应用，以建筑机器人为工具，探索木结构建筑的机器人数字化施工技术。工作坊以木网壳结构原型为基础，探讨“后期成型”木网壳结构在自由曲面形态中的应用潜力。首先在设计平台上对自由曲面网壳结构的找形进行仿真优化，然后通过结构性能仿真优化网壳结构的构件尺寸，利用机器人施工工具实现结构构件的大批量定制生产。

　　这一次”上海“数字未来”展览将持续到今年9月30日，各界人士均可参观同济建筑与城市规划学院。欢迎大家来参观~