Synergy Force力塑穹顶：基于机械臂空间型FDM可回收聚合物材料打印的轻质拱壳结构性能化找形与建造

指导教师：周海宁（北九州市立大学博士、西班牙加泰罗尼亚理工IAAC硕士）助教：禚壮、尹一帆
技术支持：DAMlab x DAM-Robot

关键词：轻质拱壳；性能化设计；机器人建造；应力响应式网格细分；形态感知型嵌板优化；空间型FDM；无模化构造

工作营简介:
在数字化技术与传统建造智慧交汇的时代节点，在技术与环境关怀的共同助力下，建筑设计与建造技术正朝着更加精准，高效，环保的方向前进。从而使得设计与性能和建造之间的联系更加紧密。这一转变使得新建造方式背景下的高性能设计与优化得以跨越多个维度，从环境到材料，宏观到微观，多角度激发设计与建造优化的深度思考。本次工作营将探讨如何以“面向性能的设计”（Design for Performance）方法论为基础，结合参数化设计与优化工具，探索空间型FDM打印技术下拱壳形态设计与建造体系。
参与者将系统学习空间型FDM打印的制造逻辑，掌握并理解机械臂空间型FDM打印方法相关的基本流程，以及影响形态设计与打印质量的关键要素。并深入探索拱壳结构的基本性能对于形态设计及建造优化的影响。基于Grasshopper可视化编辑平台，参与者将尝试基于实际建构场景的拱壳形态设计与性能化纹理设计，并结合自身曲率与结构性能对形态进行进一步网格优化与面板划分，并基于建构限制条件进行最大限度分区调整。同时借助建造模拟软件对形体进行建构模拟验证，并通过机械臂对单体打印及构建组装进行实体测试，进一步理解材料在打印过程中不同温度条件下的性能以及表征。最终，参与者将进行实际机械臂参数化打印建造与1：1尺度设计原型的在场组装建造。
本项目致力于探索机械臂空间型FDM打印技术在建筑建造领域的革命性应用，通过拱壳结构这一经典建筑形式的当代演绎，构建从概念设计到实体建造的全流程数字化建造体系。我们期望利用机械臂的空间自由度突破传统层叠的打印限制，在保持结构效率的同时实现形态自由度、性能优化性和建造智能化的完美统一。通过参数化设计平台让结构性能、材料特性和建造逻辑成为形态生成的内驱力，并建立从数字模拟到实体验证的闭环反馈建造优化体系，创造出既具有结构理性又富有空间诗意的建筑形态。

技能要求 ：Rhino, Grasshopper，基础编程（Python）和结构基础知识
软件要求 ：Rhinoceros 7,Grasshopper
硬件要求：笔记本电脑
最大参与人数 ：12

导师团队：

周海宁
北九州市立大学博士、西班牙加泰罗尼亚理工IAAC硕士

博士毕业于北九州市立大学，主攻机器人建筑方向的技术与理论研究，研究涉及机械臂3D打印工艺，建筑结构性能优化以及材料可持续性发展等领域。硕士毕业于加泰罗尼亚理工高等建筑研究院（IAAC）。并曾担任学校学术助理一职。曾在北京LCD创意设计实验室任职。从2014年开始使用Grasshopper进行设计以及研究工作，从2016年开始接触并使用机械臂制造相关技术；拥有丰富的实践与教学经验。

日程安排:
1.Day1(9.12):   8:00-17:00工作营内容介绍，材料与工艺概览
2.Day2(9.13):   9:00-17:00 设计中的结构逻辑与形态生成
3.Day3(9.14):   9:00-17:00 网格细化与壳体曲率优化
4.Day4(9.15):   9:00-17:00 机械臂工艺影响形态调整
5.Day5(9.16):   9:00-17:00 全尺度建造
6.Day6(9.17):   9:00-17:00 全尺度建造
7.Day7(9.18):   9:00-17:00 现场组装与结构测试
8.Day8(9.19):   9:00-17:00 2025滨海人居环境学术创新中心国际会议主题讲座
9.Day9(9.20):   9:00-17:00 终期汇报、工作营闭幕式和展览开幕