课 题：数控建造（Digital Fabrication）
指导老师：华好，李飚
参与学生：本科四年级11人
课程背景
本科四年级设计课实行工作室制度，学生在选择设计课时需要全部涵盖以下四个方向：城市设计，大型公建，居住建筑以及学科交叉。
数控建造是由建筑运算与应用研究所（Inst. AAA）华好与李飚老师承担的学科交叉类设计课中的一个课程。数控建造借助计算机编程驱动设计，用数据驱动数控设备（CNC machines）来完成加工与建造过程。由“设计-编程-制造”构成的数字链促使建筑师探索新的设计哲学与方法。
欧洲文艺复兴之后建筑的设计与建造逐渐分离，在二十世纪末的建筑“数字化”浪潮中建筑的抽象化达到了顶峰。自2000年以来的数控建造实践历史性地把设计与建造重新融合起来，建筑的数字化与物质化获得了统一，为当今的建筑学提供了一个全新而系统化的视角来研究形式、材料、结构等建筑元素。
数控建造涉及材料科学、机械、自动化控制、程序等领域。本学期该课程的主要教学内容包括：Java编程，计算几何，数控设备与加工以及数字建构方法。
教学目的
大四“数控建造”课程寻求材料与机器的行为特点在设计中的积极作用。每个小组设计并制造一个构筑物。构筑物具有较大的内部空间，能够长期站立在室外。学生们用程序生成构筑物和连接构筑，输出加工数据，用数控设备制造构筑物的构件并完成组装与搭建。
学生在零基础的情况下经过Java编程的初步训练后，在有限的时间内探索成果实现的途径。最终完成的成果在2016年11月底进行的“建筑运算与应用国际会议及展览”中作为展品展示，并做公开答辩。
作品拾英
Hakuna Matata
作者：张祺媛，刘苗苗，徐雨洁
该项目利用弯折的铝材搭建了具有四个出入口的异形构筑物。整个方案从形体设计，到加工数据的生成全部由Processing编程来实现，体现了从设计到制造的数据一体化。Hakuna Matata构筑物采用了6061铝板，利用大型激光切割机切割出多个单元体。每个单元体经过弯折之后强度进一步得到加强，最终达到增强整个构筑物稳定性的目的。
本设计采用了“由定长得不定角”的构造方式，即每个构造节点单元通过3种长度的杆件固定在两个单元体的不同位置，来适应板片（单元体）间不同角度的变化需求，以实现造型的自由化。
Winding
作者：马力凌，钱润东，林欣
该作品利用卡纸、木板、树脂、填泥与油漆等材料创造出一面光滑的异形墙体。Winding意为蜿蜒，其形态由Processing编程生成。不同的参数设置将会生成不同的几何形态。计算机程序先把几何形态转化为平面形状，用激光切割机加工卡纸，再把多个平面卡纸元件组装成三维墙体。
从远处观察时，它如同连绵起伏而形态各异的山脉在墙面上蜿蜒，当你走近时，它又如同几道互相扰动的涟漪在墙面上传播起伏。光滑而层次丰富的红色表面反射着灯光，给行走中的观者带来变换的视觉体验。
Catcher
作者：王嘉城，陈嘉豪，吴晓涵
该小组利用6轴机械臂在展厅内进行了两组表演。
第一组表演为音乐演奏。第一套乐器为较古典的编钟，用来来演奏较为舒缓的音乐。另一套乐器为一组预先调整好音高的水杯来演奏较为轻快的音乐。
第二组表演为互动项目“Apple Catcher”。将cognex视觉系统、KUKA机器人以及自编程的机械手三个部分结合，摄像头捕捉图像向机器人传递物体位置信号，机器人到达相应位置并向机械手传递脉冲，最后机械手完成物体的抓取动作。
Neuron
作者：吴江源，梅琳丽，庞月婷
Neuron项目利用编程方法生成纯压力结构（Compression-only Structure），创造出一个表面形式复杂的拱形，以兼顾美学与力学的需求。设计灵感来源于“Neuron”（神经元）：单元块（神经细胞）相互之间通过各自相连的分支（突触）传递压力。单元块采用了类似神经细胞的形态，也使整个构筑物较为轻盈。
该项目利用悬链线的自组织原理生成基本形（Eclipse Java编程）。计算过程中保证每个质点的重力与单元块的面积大小成正比，并且每个受力面都与其受力方向垂直。整个构筑物的表面只有压力，因此“Neuron”能够在没有任何额外连接的情况下得以自支撑。
单元体的几何形态和加工数据（G-code）由Java程序输出，实现了从设计到加工的完整的数字链。单元体采用数控4轴热线切割机床进行加工，材料为高密度泡沫。切割过程中的产生的泡沫负形用来浇筑混凝土单元体。混凝土配方中加入了适量的珍珠岩以减轻重量。
主讲教师介绍：
华好
2006年毕业，2009年获得东南大学硕士学位，获瑞士苏黎世联邦理工大学（ETH Zurich）CAAD（计算机辅助建筑设计）实验室博士学位。2014年加入建筑运算与应用研究所。主要研究方向为数控建造极其算法设计。
李飚
教授，博士生导师；全国建筑数字技术教学工作委员会副主任；建筑运算与应用研究所所长。现担任本科四年级建筑设计及数字技术学科交叉课程，研究生“建筑设计与数字技术”课程，研究生建筑设计课程，建筑系本科毕业设计课程。主要研究方向为建筑设计及其理论，建筑生成设计 (Generative Design)。
