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清晨，你從機(jī)器人“縫”起來的房子里走出，漫步在3D打印的步行橋上，抬頭凝視正在城市上空進(jìn)行數(shù)字環(huán)境監(jiān)測的無人機(jī)群，遠(yuǎn)方傳來手拿折紙玩耍的孩子們的嬉戲聲。或許你會認(rèn)為這樣的場景只存在于想象中，但是，近日同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院舉辦的“上海數(shù)字未來”系列活動，已為我們展現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)這種夢想的可能。

機(jī)器人木縫紉、機(jī)器人3D打印、無人機(jī)群感應(yīng)城市環(huán)境等等一系列關(guān)于數(shù)字設(shè)計(jì)與建造的前沿實(shí)驗(yàn)成果展示，贏得了參觀者交口稱贊。據(jù)了解，此次活動的目標(biāo)是，“瞄準(zhǔn)建筑產(chǎn)業(yè)化升級，探索建筑4.0建筑產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新的建筑學(xué)、土木工程學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)，材料科學(xué)等的全方位跨學(xué)科創(chuàng)新。”同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院袁烽教授7月13日告訴科技日報(bào)記者。

機(jī)器人：“縫”起一座房子

展覽中，木材“縫”起來的建筑范本格外吸引人，參觀者紛紛在“縫”起來的空間內(nèi)合影留念。據(jù)了解，該建筑范本是學(xué)生基于機(jī)器人木材縫合的數(shù)字化工藝，通過縫紉將平面膠合板直接連接形成的復(fù)雜三維“建筑”。

袁烽教授表示，機(jī)器人木縫紉項(xiàng)目首先探索的是一種新型的木結(jié)構(gòu)支撐方式，項(xiàng)目采用3mm的薄木板，這種木板本身很難有結(jié)構(gòu)作用，但是將木板彎折到合適的形態(tài)并相互連接，能夠形成一個兼具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和美觀的結(jié)構(gòu)體系。針對這種結(jié)構(gòu)方式，項(xiàng)目研究的第二方面就是木縫紉連接方式。對薄木板而言，傳統(tǒng)的螺栓連接會對材料產(chǎn)生極大破壞，相比之下木縫紉連接在實(shí)現(xiàn)連接功能的同時(shí)將節(jié)點(diǎn)對材料的破壞最小化。在這種意義上，木縫紉可能是這種新型薄木板結(jié)構(gòu)的最佳連接方式。木縫紉的薄木板結(jié)構(gòu)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了十幾米的跨度，縫合一棟建筑也不是一個遙不可及的目標(biāo)。

3D打印：世界第一座改性塑料步行橋

在整個展覽活動中，最吸引“眼球”的是3D打印的步行橋。“這是世界上第一座使用改性塑料進(jìn)行機(jī)器人3D打印的步行橋”，袁烽教授說。學(xué)生們通過定制3D打印模塊砌筑的方式完成了兩座3D打印橋梁，跨度分別為4米和11米。袁烽教授表示，3D打印橋梁的實(shí)施意味著大尺度3D打印技術(shù)不僅可以用于造型，還可以用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)施，尤其是與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)相結(jié)合的情況下，可以高效的完成結(jié)構(gòu)構(gòu)件打印。這無疑是在建筑3D打印領(lǐng)域向前邁進(jìn)了重要的一步。

與此同時(shí)，學(xué)生們通過對人體比如皮膚張力、肌肉運(yùn)動等問題的研究，嘗試把生物啟發(fā)下的幾何模式與人體機(jī)能表現(xiàn)進(jìn)行結(jié)合，去設(shè)計(jì)以及打印出“身體建筑”——3D打印大衣，該大衣將會與人體的肌肉運(yùn)動進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使用尼龍材料SLS成型技術(shù)生產(chǎn)硬性的物件。