"Exoskeleton（外骨骼）" 展示了計算機輔助制造如何創(chuàng)造快速原型。這個制造過程可以利用有限的資源進行實際規(guī)模的建設(shè)和試驗。

在這個項目中，被設(shè)計成不同尺度的模塊系統(tǒng)利用簡單的連接件連接，而不使用釘子和螺絲。這樣就可以形成不同的表面，并且可以在不同的角度和高度上進行旋轉(zhuǎn)和組合。

來自建筑師。我們的碩士論文研究了一種“自下而上”的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，即通過原型設(shè)計，是數(shù)字制造的一個分支。這個小亭子的設(shè)計“外骨骼”作為一個測試范例。

這種“自下而上”的方法允許根據(jù)經(jīng)驗工作；通過對其建構(gòu)行為的直接物理測試，驗證新的想法。 基于這種方式，展亭的設(shè)計并不是由一個整體的三維模型產(chǎn)生的，而是從迭代設(shè)計過程中獲得，也就是說，先有組件才確定整體的形狀。

將這種自下而上的方法應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計中，使其無須定義好結(jié)構(gòu)類型。由于知識是在設(shè)計過程中逐漸積累起來的，所以這種方法可以用來研究創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)原則或某種材料的新應(yīng)用。在這次設(shè)計過程中，對某一建筑的結(jié)構(gòu)行為進行了實際的理解。

計算機輔助制造對這種方法有幫助，可以快速地制造大量的原型。這種快速的原型方法使我們能夠快速地進行測試和學(xué)習(xí)。使設(shè)計過程可負擔(dān)，只有在物理模型所用的材料便宜且制造技術(shù)快速的情況下才有可能。因此，從設(shè)計過程的開始就考慮了預(yù)算和制造技術(shù)的可獲得性的局限性。

材料使用薄膠合木板，過程使用2D CNC 技術(shù)（切割機、銑床）。對材料的特性和物理行為的調(diào)查可以確定設(shè)計，因為這種自下而上的設(shè)計過程是從材料本身的可能性開始的。從最小的元素出發(fā)，研究出一種提升等級的結(jié)果和可能性。該設(shè)計的目標(biāo)是在物理尺度模型、全尺寸原型和數(shù)字模型之間不斷地交換信息。

為了應(yīng)用這種自下而上的設(shè)計方法，我們成功地研究了主動彎曲的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)原理。主動彎曲指的是一種特定材料的系統(tǒng)彈性變形，是靜態(tài)結(jié)構(gòu)的一種形式和自穩(wěn)定的策略。通過處理這種自下而上的方法，可以在短時間內(nèi)建造一個展示這種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)原則的展亭，并只使用有限的資源。我們設(shè)計了一個參數(shù)系統(tǒng)，而不是單個的展館。通過將相同的組裝系統(tǒng)應(yīng)用到具有不同尺寸的設(shè)計模塊中，可以生成不同的表面。

目標(biāo)是在有限的時間內(nèi)建造一個結(jié)構(gòu)上具有挑戰(zhàn)性的展亭，并使用有限的資源。 由于展館不依賴于復(fù)雜的數(shù)字制作技術(shù)，因此每個人都可以訪問。用一種自下而上的方法對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行快速原型設(shè)計將是實現(xiàn)這一目標(biāo)的最有效方法。

展亭本身的設(shè)計提出了具體的目標(biāo)。 首先，組裝和建造所需的資源量應(yīng)盡可能地節(jié)約。這降低了總成本，并創(chuàng)造了一個負擔(dān)得起的展館。同時，展館應(yīng)該是手工制作的，并容易拆卸的。只有廣泛使用的材料和制造技術(shù)才能被大量使用，使得這個展亭的組裝成為大眾的方便之物。

這篇碩士論文包含了一個精心策劃的關(guān)于我們在自下而上的設(shè)計過程中所采取的不同步驟的概述，并遵循我們的整個工作流程。從最小的元素出發(fā)，研究的結(jié)果和可能性被研究成一個上升的等級，從平面進化到雙曲面的亭子。 該設(shè)計是通過在全尺寸的木測試、紙原型和數(shù)字模型之間進行連續(xù)的信息交換來實現(xiàn)的。

展亭中只使用了兩種連接件： 滑動關(guān)節(jié)和束帶。

滑動關(guān)節(jié)將展亭內(nèi)部的面板與外部的面板連接起來，是一種簡單又優(yōu)雅的解決方案。 由于面板是主動彎曲的，面板中的彈性力會將它們插入滑動關(guān)節(jié)。因此，這些關(guān)節(jié)非常簡單，不需要像釘子或螺絲釘這樣的附屬部件。

系帶是用來保持面板在底板位置�？梢钥焖俜奖愕亟M裝，但也可以作為一種重要的控制機制。施工過程中，組裝的面板越多，展館就越高，離最終的形狀越近。因此，在施工過程中有必要建立一個可以逐漸加強的連接。系帶是理想的解決方案。所有的面板都可以根據(jù)需要彎曲，當(dāng)展館升起時，帶子可以進一步收緊。

項目信息

主持建筑師：Thibaut Van Dousselaere & Silke Van Geeteruyen

設(shè)計團隊：Willem Bekers, Sebastiaan Leenknegt, Ruben Verstraeten, Arthur De Roover (University of Ghent, Department of Architecture and Urban Planning ), Jan Belis (Department of Structural Engineering), Stijn De Mil (Fablab Factory)

項目位置： 根特，比利時

項目年份：2017

項目面積：20 m2

攝影師：Jeroen Christiaen & Saskia De Mol

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