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木構造工法新突破 成大建築系以機械手臂建造木涼亭「波簷」 

國立成功大學建築系師生以機械手臂蓋出全尺寸木作涼亭「波簷(Wave Eaves)」,波浪狀的屋簷成為成大數位智造工坊入口新意象。

成大數位智造工坊發展機械手臂輔助互承性木構築工法

成大數位智造工坊(RAC-Coon)2021年暑假成功發展出機械手臂輔助互承性木構築工法。成大數位智造工坊副執行長沈揚庭表示,波簷的實構帶動智慧營建技術創新,除了在預製工法上的快速客製化(Mass Customization)創新、雙曲拋物面互承木製結構的造型與構造創新,更是台灣首次以機械手臂輔助自動化組裝建築構造,開啟建築產業數位轉型自動化的新篇章,別具時代意義。

成大建築系以機械手臂建造木涼亭波簷(Wave Eaves)塑造成大數位智造工坊(RAC-Coon)入口新意象
成大建築系以機械手臂建造木涼亭波簷(Wave Eaves)塑造成大數位智造工坊(RAC-Coon)入口新意象

互承結構 Reciprocal Structure

沈揚庭分析,波簷構造的組成採用互承結構(Reciprocal Structure)是一種構造獨特的三維格架結構,其特點是力學上每根構件都被相鄰的構件所支承,同時,又支承相鄰的構件,形成循環的自承遞迴結構系統。「智慧營建在少子化、缺工,以及工程日趨複雜與高度整合的趨勢下,已成為先進國家戮力發展的戰略性目標,其中,數位製造機具如機械手臂輔助所帶來的營建潛力更是備受矚目」。
 
成大數位智造工坊在執行長杜怡萱與副執行長沈揚庭的帶領下,將機械手臂輔助數位製造工法帶入大學部「建築設計(八)」與研究所「建築結構與造型整合設計」兩門課程。
 
波簷主設計團隊由林彥甫、王舜昱、涂孟綸、龔柏宇、蕭郁霖等5位成大建築系大四學生組成,團隊以一整個學期的建築設計課程來實現機械手臂輔助構築專案。
 
林彥甫表示,波簷從傳統建築的出簷為出發點,運用參數設計將兩片雙曲拋物面,結合成如同波浪般高低起伏的新形態屋簷。沈揚庭也說,波簷是一座木構造的涼亭,坐落地點與光復校區成大數位智造工坊的招牌相呼應,屬地標型入口意象。空間上,與成大小西門古蹟遙遙相對,兩者以新舊屋簷的語彙進行古今的對話。

 

成大數位智造工坊機械手臂進行木構單元自動化組裝
成大數位智造工坊機械手臂進行木構單元自動化組裝

數位製造需要跨領域整合:杜怡萱+沈揚庭

波簷的誕生也具有建築跨領域整合的宣示意義。結合杜怡萱的結構專長,以及沈揚庭的數位專業,執行過程中,工坊經理顏嘉慶與建築系碩士生蕭瑋廷,扮演重要角色。「波簷需要同時跨足在建築設計、機電整合、資工程控等領域,協助解決複雜的機械手臂數位製造跨領域問題,是跨領域整合的典範」。
 
沈揚庭表示,當我們在談跨領域整合時,最怕的就是淺碟型的操作,無法將跨域專業深化。因此以專案導向的學習(Project-based Learning),透過實踐一個專案來深度整合知識與技術,將會是未來培養人才的重要模式之一。「透過本次作品的執行體認到,當我們回歸到教育的本質時,真正有意義的創新必然發生在人才的創新。我們會持續努力將這套模式融入到正規課程加以制度化,使跨域人才的育成成為學校課程本身的內建基因,達到百年樹人的深遠影響。」
成大建築系師生構築「波簷」,以新舊屋簷的語彙與小西門遙遙呼應
成大建築系師生構築「波簷」,以新舊屋簷的語彙與小西門遙遙呼應

關於成大數位智造工坊

成大數位智造工坊創立於2020年9月12日,即將屆滿一周年。工坊成員在這近一年的時間裡已經達成許多突破性的發展,包括:建置出國內學術界最大且最為完整的機械手臂數位製造場域、將機械手臂輔助構築融入到學期制的常規課程、以及創造新的建築工法積極引導產業創新等。

2021年9月成大數位智造工坊預計舉辦成立一周年系列活動,除了展出工坊一年來的成果,也規劃工作營與研討會,期待能藉由周年慶的舉行,展現成大建築以智慧營建帶領國內建築相關產業數位轉型的決心,攜手臺灣產業共同開創具備國際競爭力的新時代。

關於杜怡萱

杜怡萱,成大建築系教授
杜怡萱成大建築系教授

國立成功大學建築系博士,研究專長包括加強磚造與填入式磚牆行為、鋼筋混凝土行為、創新與輕量結構系統、耐震診斷與補強。

關於沈揚庭

沈揚庭,成大建築系副教授
沈揚庭,成大建築系副教授

國立成功大學建築學系博士,美國喬治亞理工學院資工碩士,國立成功大學建築學系碩士,國立成功大學建築學系學士。

擔任國立成功大學數位智造工坊(RAC-Coon) 副執行長(2020-迄今)、國立成功大學科技藝術學成 副主任(2020-迄今)、國立成功大學建築系 副教授(2019-迄今)。

專長及研究領域包括建築設計理論與規劃、電腦輔助設計、數位製作/電腦輔助製作、人機互動設計
嵌入式系統、資訊視覺化設計、參數式設計、響應式網頁設計等。

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