以下文章来自UA设计学院,由UDIL撰写。
UDIL项目- MIT/ETH联合勘探分析:一条“支撑”砾石结构线
项目信息:2015芝加哥建筑双年展|岩石印刷
项目团队信息:Gramazio Kohler Research、Ethrich (ch) self-assembly lab、MIT(美国)合作者:fabio Gramazio教授、matthias Kohler教授、Skylar Tibbits教授、Andreas Thoma(项目负责人)、Petrus Aejmelaeus-Lind strm(项目负责人)、Volker Helm博士、Sara Falcone、Jared Laucks、Lina Kara 'in、Michael Lyrenmann、Carrie McKnelly、George Varnavides、夏羽德韦克博士、Jan willman选定专家:博士Heinrich Jaeger博士和Kieran Murphy教授(芝加哥大学)选定的顾问:Walt Galmarini由苏黎世联邦理工学院、苏黎世联邦理工学院基金会资助、麻省理工学院建筑系、麻省理工学院国际设计中心、麻省理工学院(MISTI)资助、Pro Helvetia瑞士艺术委员会、swissnex、MISAPOR Beton AG
1.引言相信目前很多同学都或多或少对AM(addcitive manufacturing)有所了解。一般来说,当我们谈到增材制造时,首先想到的是3D打印技术:通过降低三维物体的维度,以层状材料的形式进行制造。但是有没有可能用最传统的绳子来实现石头的“3D打印”?2017年,MIT和ETH的研究团队共同进行了一项名为Rock Printing的智能建筑项目,该项目仅使用玻璃泡沫骨料和绳索建造了一个高4M的悬臂结构。
2.为什么要用绳子和石头来印刷?目前的增材制造多为单一过程,且一般过程是不可逆的,也就是说,对于3D打印建造的结构或建筑,很难实现原材料的逆向“拆卸”和再利用,但使用分布广泛、成本低廉的砾石和绳索的增材制造可以实现上述过程,向长期可持续建造的目标迈进了一步。
传统的3D打印构建方法(ETH dfab)和Rock Print的添加材料方法。
3.如何用绳子固定沙砾?用微小的绳索固定高达4M的砾石块悬臂结构听起来很荒诞,但岩石打印项目是利用堵塞的物理现象(https://en.wikipedia.org/wiki/jamming _(物理学))将微小颗粒的密度转化为整个体积的粘度来提高整体的稳定性。在砾石块堆积形成的巨大颗粒体积中,内部绳索有效诱发了三维空间中的阻塞现象概率,保证了结构具有较重的顶部,使下部支撑体系具有更强的内应力,在重力的压力下更加稳定,整个体系构成了巧妙的受力结构。
卡阻现象及生活中常见现象示意图
岩画项目中干扰现象的呈现
4.具体施工方法是什么?岩石印刷项目组使用了两种不同的施工方法来实现这种特殊的结构。第一种施工方法以人机结合的形式进行:首先由机器人按照蓝图铺一层细绳,然后将人工浇筑的骨料层(20 mm)压实;
重复这个过程,直到组装好200层的整个结构;
第二阶段包括释放容器以释放未聚合的碎石颗粒并让它们脱落;
然后刷掉结构,以确保没有剩余材料粘在表面上;
制造过程中剩余的材料留在基地周围的地面上,在参观者和展品之间形成一道天然屏障。
第二种方法采用一种具有多端执行机构的一体化机械臂进行纯机械施工,铺绳、铺碎石、压实碎石的重复步骤由机械实现。
机械臂沿着工作路径释放绳索进行布置。
机械臂沿着相同的工作路径在相同的地板上铺设砾石。
机械臂将铺好的碎石均匀压实。
重复动作,完成结构的整体构建。
5.拆解过程中“爆炸”的艺术效果。在拆除整个结构时,研究人员会直接将排列在砾石块之间缝隙中的绳子反向。这个操作步骤会让上面的碎石在绳子的力量下飞溅起来,很有科幻的艺术效果。
拆除过程中溅起的沙砾之美,自然是要付出代价的,这对于坚持在拆除一线,面对掉落的沙砾的调研员来说,是很辛苦的。
6.实际工程应用的探索有利于堵塞结构的可持续施工。ETH dfab部团队也在深入研究如何将这种施工技术带入实际工程应用中,并在小型临时结构上进行了一些实验。我相信这项技术在未来会有更大的应用潜力。
岩石版画馆,照片:迈克尔莉雅