随着3D打印技术的迅速发展,桌面级3D打印机所产生的小尺寸物件已经不能人们在生活中的需求,于是较大体型的3D打印概念逐渐浮出水面,比如3D汽车打印,3D房屋打印等。但是想打印大型物件会产生众多新的技术难题,并非把打印机的尺寸改成更大这么简单,材料的选择、传送方式、断点续打、机器的精度与稳定性等都是值得思考和探究的技术难题。
FabUnion的其中一项课题研究就是基于材料与性能化结合的大型3D打印技术探究。在同济大学建筑与城市规划学院举办的2016数字未来(DigitalFUTUREShanghai2016)暑期夏令营中,FabUnion进行了机器人空间结构打印课程的研究与成果展示,并获得了外界的一致好评。而这次基于之前的打印技术研究成果上,再次结合机器人进行户外城市家具打印研究,实现家具建造的自动化与智能化。
“与谁同坐”椅设计的灵感源于对物体动态性的捕捉表达,而从物体动态性出发进行设计的根源还要追溯至建筑师GregLynn时代。GregLynn追求“动”的建筑,他的理念中,动的建筑并非建筑能够如同动物等产生物理位移,恰恰相反,建筑还是静止的物体,只不过其设计形式源于一个动态的生成过程,这个过程可以在计算机软件中进行模拟——建筑都源于一个基本形体,在一个具有“场”性质的环境影响下生长、变形、变异。Lynn截取某一时刻的瞬间形态作为建筑形式的确立。这就好比动画片由很多帧画面组成,并且以每秒16帧或以上去播放(一般动画片都是以每秒24帧的速度播放的),使眼睛对连续的动作产生错觉(因为视觉暂留现象所造成),这样产生的连续动作每一帧图画都有可以看成动画随着时间运动在某一时刻所产生的“定格”。
与动画原理相似,椅子的设计基础元素是常见的椅腿、座面与靠背等曲线,随着时间的发展根据不同功能需求的形式发生连续变化,进而连贯成为一个实体。
从时间变化角度分析得,贯穿椅子动态的有四根轨迹路径,最中间的路径是沿着时间推动的轴线,上面两条路径是座面与靠背随着时间推移其角色互换变化所产生的轨迹,最下面的则是底座根据受力的变化所产生的轨迹路径。

座面与靠背角色位置的来回变换可以产生一种虚型空间限定,在一个长度方向分出三个朝向迥异的位置,人们可以相互背座沉浸于自己的世界之内,也可以侧身耳语交流,甚至躺在流动起伏的座面之上都是一件很惬意舒适的体验。
座椅宽约1米、高约0.8米,长达2米,耗时26小时完成一次性连续打印成型,每层打印材料散布均匀、粘结牢固,形态精度较高,属于一件高质量的打印作品。椅子的尺寸形态设计充分地考虑到符合人体工程学的需求,坐面的宽度640mm,进深380mm,在坐的位置形成一个略微下凹的曲面,坐在其上“陷入”其中,避免了平面或者不规则曲面给臀部带来的刺顶感,让受力均匀地分散至整个臀部,加强了舒适感。同时椅面略微向上倾斜9度,椅背与垂直坐标轴倾斜21度,这样就会给人一种“坐躺”的感觉,而不是单纯的“坐立”;椅背的反弧恰好顶部并吻合人体腰部内凹的曲线,这样一来腰部可以完全放松,无需发力来维持坐姿。
椅子的打印采用PP(聚丙烯)材料沿长轴方向增材打印,每层线程一圈。这样的“超薄”面要能够承担至少三个人的重量,形态的设计与结构的优化尤为重要。座椅的底部采取较大幅度的波型摆动,使得来自座椅单边的力可以均匀地分散至底座。将座椅模型置入结构计算软件Abaqus中进行受力分析,以每个人100KG为最大承载预算值带入计算,模拟出一人、两人、三人入座时椅子的受力分布图,并对模拟图中红色警示区域进行结构优化,使得座椅可以完全承载至少三个100KG重量的人,而并不会产生断裂、倒塌、单边不平衡翘起等种种负面结果。

椅面与靠背、底座浑然一体并连续变化,犹如一方墨砚朴实敦厚高贵典雅,又似一条蜿蜒的小溪,在阳光的照射下下散发着幽幽波光,流淌至远方

椅面与椅背的角色变化产生了空间错位,在这里你可以选择一人独处,与自己内心世界对话,也可以两个人手捧书卷完成心灵世界的对话,椅子仿佛一个交流场所,你无法预知谁与你同坐,而谁又能陪你同行。
层层堆叠的PP打印材料配合着婀娜多姿的曲面展现出一种独特的肌理质感,似丝绸、似峡谷,仿佛一名具东方风韵女子光洁丝滑的肌肤,又仿佛一幅泼墨山水画,载着一缕妩媚和一份乡愁流淌至远方的故乡。

目前3D座椅的尺寸为0.88m*0.9m*2m,属于较大尺寸的打印作品,而FabUnion已经能够完成4.2m高更大尺寸的声学柱体打印。

BIM建筑网