成大智慧建造曲面建築 用機械手臂蓋土地公廟
文、圖／成大數位智造工坊
國內第一次用機械手臂參與實際建築工程！這是國立成功大學曲面建築智慧建造的新方案，要用機械手臂蓋出全台最有未來感而且弧度優美的土地公廟！
台中大河里福德祠由戴育澤建築師設計成六面曲牆合圍而成合院廟埕的造型
成大數位智造工坊（RAC-Coon）研發熱線切割機械手臂模板製造技術，與成大校友戴育澤建築師合作台中市大河里福德祠建案，放大保麗龍切割工藝，並且用機械手臂參與實際建築工程，建築外觀由六面大器簡約的曲牆組合而成，預計110年9月動工。
傳統曲面建築需投入大量人力才能完成，成大數位智造工坊副執行長沈揚庭表示，機械手臂輔助製造工法最大的亮點便是降低現場人力需求，在機械手臂上加裝一座2.5乘以2.5米的熱線切割刀具，可以進行近2米的保麗龍空間曲面切割，節省模板工程的時間成本。
成大數位智造工坊大型機械手臂熱線切割刀具可以進行近2米的保麗龍曲面切割
成大數位智造工坊研發熱線切割機械手臂模板製造技術，主要用於曲面模版製作，使牆面能夠使用水泥灌注工法塑形成整體的曲牆。「大家小時候可能有使用保麗龍切割器切割保麗龍的經驗，透過加熱的鐵線把一塊方正的保麗龍，逐一切劃出一道道優美的弧線」。沈揚庭說，「我們把這項手工藝放大了，研發出適用於建築尺度曲面模板切割的數位智造熱線切割工法，預計分割並堆砌出福德祠弧頂的造型模板，以利灌漿呈現出符合井字格子樑和穹頂開孔的廟頂造型，讓機械手臂也能蓋出弧度優美的曲面建築。」
台中大河里福德祠歷經三階段國際競圖，再由信徒票選定案。外觀由六面曲牆組合成合圍的合院式廟埕，屋頂如同一頂樸實的土地公帽子罩拂大地，建築手法為國內少見，工程難度高。為實現特殊的六面曲牆設計，曲面牆體的工法便顯得尤為重要。
在模組製作與組裝上，成大建築系校友、現任成大數位智造工坊經理顏嘉慶，與成大建築系碩士生吳杰叡採用單元模組分割分區的方式，一方面保麗龍的接合性強，從切割到黏合，僅需要1至2人即可作業，配合手臂的切割運作，平均可在1小時內完成70乘以70公分大小的單顆保麗龍模板切割，長期累計將能省下許多模板工程的時間成本。
另一方面，採用化整為零的單元分割方式，所能製造的曲牆範圍尺度大幅增加，只要能有適當的單元分割方式與製造時間，要完成整座大尺度曲牆建築的模版將不是難事，大幅增加曲面建築工法廣泛運用機械手臂的可行性。
機械手臂進行單元模組的製作能達到異地製造的平行工程環節
沈揚庭表示，曲面建築那一道道跳脫傳統建築的方正思維，以自然界中的非幾何有機線條構成的主體牆面，展現出建築工藝的優美與司法自然的優雅。然而大家所想像不到的是，這些曲牆的構成需透過人工彎折鋼筋編織，再由板模灌注水泥而成，工法類似於現今常見的鋼筋混凝土建築。「運用機械手臂熱線對保麗龍進行切割將降低大型模板的製作難度，對於牆體的造型變化啟發更多的可能，同時也突破傳統模板工法的限制和施作的可行性」。
「困難之所在，便是機會之所在」。戴育澤表示，疫情來臨，建築缺工問題在今年顯得格外嚴重，一方面要減低人工上的負擔，一方面又要精準的施作放樣，以便讓六個曲面彼此相互銜接，形成合圍互倚的構築造型。「這些間接推動我們運用新的數位製造工法去加速建築數位轉型的發展，迎接無人工程世代。」
成大數位智造工坊（Robot Aided Creation and Construction, RAC-Coon）2020年9月開幕，以「智慧營建」為重點發展核心。在未來的智慧營建工程，成大數位智造工坊將完成異地設計、異地製造、異地組裝的數位轉型流程。
除了開發實體熱線切割刀具，成大數位智造工坊同時更配合此工法，開發以視覺化編程介面為主的數位控制設計平台，加速建築工法從設計到製造（Design for Build）的客製化流程。該平台運用參數化設計工具Grasshopper為基底進行模組化功能的開發，使得建築設計的邏輯塑形與機械手臂的加工路徑能夠透過視覺化的介面進行設計、模擬、檢驗、測試，乃至於製造。
成大數位智造工坊（RAC-Coon）開發出的視覺化介面，能同時進行設計、模擬、檢驗、測試、製造
沈揚庭說，「設計師可以在電腦裡完成具備數位智造邏輯的設計，然後將設計傳遞給負責製造的工廠進行快速大量客製化的預製（Mass-Customized Pre-fabrication），最後再運送至工地現場，進行乾式工法組裝」。
沈揚庭表示，如此一來，原本現場澆灌的乾式工法就可以跳脫線性工期限制，將階段性流程平行化，使得建築的營建工法與流程如同樂高積木般，可以被精準的生產與控制，加速建築產業在工業4.0的數位轉型。
維護單位:
新聞中心
更新日期:
2021-07-06
瀏覽數:
分享