【設計新鮮事】「打印」入榫陶磚 機械人幫忙建屋

撰文: 陳詠恩     攝影: 周耀恩、李浩賢

01 Aug 2017

眼前一座螺旋形的陶紅色塔樓,中間開了一道人字形的夾縫作為出入口,身處其中,陽光隱約透進來,塔內扭曲的紋理帶點未來感。但仔細一看,牆壁由陶泥磚砌成,它們全由機械人製作,由香港大學建築學院的機械人製造技術實驗室(Robotic Fabrication Lab)研發,用以提升建築效率。

03陶泥磚以入榫形式卡在木結構架上,塔身能透光及通風。

港大首設  機械人製造技術實驗室

有別於見慣見熟的長方體磚塊,機械人製造的磚塊上面滿佈一條條紋理,由於塔身屬不規則外形,每塊磚頭形狀略有不同,而且設有入榫位,逐塊卡在木架上,非常隱固。

「磚塊由陶土製成,陶土屬中國傳統建材,有上千年歷史,也是天然物料。」香港大學建築系高級講師兼實驗室負責人 Christian J Lange 解釋。塔樓早前首次在商場公開展出,這天到訪其校內的實驗室了解製作過程,只見兩座約三米長的機械臂,正在示範製作陶泥磚。機械臂連接幼長噴嘴,陶泥緩緩唧出,一層一層如製作蛋糕似的,不一會就完成一塊。泥磚先風乾一天,便可放進電窰高溫燒製,即告完成。

14機械臂配上打印唧嘴,就會唧出陶泥,疊製成磚。

「3D打印一般使用塑膠物料,我們屬全世界首個打印陶泥磚的實驗室。現在愈來愈少人使用陶泥造磚,因為需要以手工製作,成本太高,效率低,機械人則可補其不足,適合重複工序,故我們想以機械人科技重新使用傳統物料。」不用手繪設計圖,直接用電腦輸入數據,機械臂便會按照設計師輸入的建築信息模型(BIM)製作。機械肩半徑長三米,能負重兩公斤,用於預製組件,亦可以安裝在路軌上,令製成品體積更大,將來能製作不同的建築組件和智能傢俬,甚至應用於混凝土、木材、發泡膠等物料,即使建築物設計奇形怪狀,也能大大減少建築成本。

實驗室於去年2月開設,屬本地首個機械人研發建築設計的研究中心。Christian坦言多年前已渴望開設機械人實驗室,只是礙於資金所限無法實行,去年終於得到信和集團支持開辦,「近五年,建築業界使用機械人的情況漸漸普及,歐洲也即將會用特製機械人處理獨立工序,既然香港在亞洲新科技屬帶領位置,沒理由不集中這方面研究,建築系學生也有必要學習機械人知識。」

07Christian認為以陶泥疊製的磚塊有一層層紋理,有點像人手製作的獨特性。

不花人手  機械人建築漸普及

這次展出的陶磚塔,建築系學生也有份參與搭建,並學習應用軟件、編寫程式,「學生能於短短兩星期內便明白物料應用和結構設計,以往可能要到建築師樓實習,走到工地才會明白。」機械臂不只可配備立體打印機製磚,也可於配備其他自製配件,例如配上切割器,用於切割獨特形狀的發泡膠,或者配上筆桿和墨嘴自動繪畫。「學生學習的不單是如何使用機械臂,而是如何自製工具,把機械人功能發揮到最多。」

Christian直言,陶泥磚現時仍是雛型,還需要作更多研究,令它變得更耐用,不過它的出現,已吸引了本地大型建築工程公司注意,商量合作。機械人除了提升建築效率,使用機械人將是建築界地盤最重要改革,還會改變建築師的地位,「香港的建築師往往只限於設計,物料細節還是由建築承建商決定,機械人的普及,讓建築師參與更多工程製作過程,盡情發揮。」

add03香港大學高級講師Christian J Lange認為使用機械人是建築界必然趨勢。
17早前建築系學生運用機械人列印建築模型,把香港常見的樓宇平面圖扭轉成弧形。

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