施工技術與材料

來自美國哈佛大學工程與應用科學學院的研究人員和哈佛大學生物工程研究所聯合公佈了一項最新的研究，這項最新的研究成果就是一群具有自我組織能力的 Termes 機器人，可以建造房屋、高塔以及城堡，而無需任何人力監督或指導。它們可以像工程師一樣勤勞，同時又具有白蟻一樣的社會智能。 Termes robot 01  機械白蟻由哈佛大學的工程專家韋費爾（Justub Werfel）帶領研究團隊，經過4年研究製成。其大小與遙控車相若，依靠輪子前後左右移動，能夠搬運物件，並裝有可探偵周圍環境的探測器。自然界的白蟻 群築巢時，不像人類興建房屋那樣由建築師作監督，而是由每隻白蟻自行根據周圍環境的狀況，包括同伴當時的動向，來決定如何行動，即使沒有指揮者亦能建成兩 三米高的巨大蟻巢，此特性稱為「共識主動性」（stigmergy）。機械白蟻運用了「共識主動性」的概念設計運作程式，只要向機械白蟻展示建築藍圖，機 械白蟻便會各自搬運「磚塊」，按環境數據及運算規則，將「磚塊」放在合適位置，將磚塊層層疊加，建成樓梯及建築物。 這項研發有望為未來機器人在地球甚至是其他星球構建真正房屋鋪設道路。每個機器人在即將進行建造工作之前都會被賦予一項設計好的任務，研究人員指出，並由紅外線或超聲波傳感器發出信號指導它們開始或停止工作。 這些機器人還清楚什麼時間需要搬起磚塊並放在什麼位置，它們還知道如何避免相互碰撞以及如何使用建築樓梯到達更高的位置。 儘管這些機器人只有6英吋高，而這項研究中所使用的也只是重量輕的泡沫磚塊，但是科學家仍然相信這項研究將成為未來機器人構造房屋關鍵的一步。科學家稱，未來這項自動機器人將用於建造真正意義上的房屋，尤其是位於危險地點或人類無法到達的位置，甚至是月球或火星。 「我們從白蟻堆裡受到的啟發主要是以下兩點：一是即使是一些很複雜的事情，只要團隊合作，無需監管都可完成；二是不需要每個人都清楚知道自己在幹什麼，但需要跟著大家一起做來完善項目。」美國哈佛大學計算機科學家拉德赫卡‧納帕爾表示。 白蟻的建造能力長久以來一直令科學家們驚訝不已。數以百萬計的螞蟻可以合作建築自己的土堆，這些高達8英呎的土堆甚至具有類似空調的複雜功能。 這 些名為Termes的機器人也採用了相同的方式構建房屋。與其他機器人，例如製造汽車的機器人不同的是，這些Termes機器人不需要集中控制，也不需要 相互交流的複雜係統。每個機器人都有一套機輪以及一隻搬運手臂，手臂前端帶有一個安有彈簧的鉗子。這些機器人使用紅外線傳感器分辨黑白顏色的磚塊，並使用 聲波進行導航。 「這種係統最重要的優勢在於她不依賴於相互交互單元的數量，」納帕爾教授表示，「如果其中一個機器人壞掉，不會影響其他機器人的工作。」 工程師們給機器人佈置任務目標，讓機器人自己發揮著去做。 機器人現在還是非常簡單，只需四個簡單類型的傳感器和三個制動器即可運轉。據團隊成員說，機器人可以很容易地調整自身以適應項目需求，也可以派往人們難以開展工作的地方。 >>相關圖片 Termes robot 01  Termes robot 02  Termes robot 03  Termes robot 04  >>相關影片  

3D印表機不僅可以印玩具，未來可望用來列印房子！美國南加州大學工業及系統工程教授寇許涅維斯花費數年，研究利用3D印表機不到24小時就能蓋出1棟2層樓的房子，價格約是傳統建築方式的1/5。

台北市於2014年起推出「綠屋頂」計畫，工程造價5千萬元以上的市有新建物，不僅屋頂至少綠化一半，還要回收雨水作植栽澆灌之用；台中市還沒有相關規定，但有建商走在前面，在建物作好綠屋頂(Green Roof)，「增值快」且有利大環境。

想像一下，一個建築物的外牆，猶如盛開的花，可以打開和關閉，感覺就像是有生命的一棟建築物。事實上，這個想法是在生活中，依據天堂鳥的花所啟發出來的。這種建築材料名叫「Flectofin」。 由德國斯圖佳大學 University of Stuttgart 的Institute of Building Structure and Structural Design 所開發的 Flectofin，發表已經大約一年的時間，但一直到最近才獲得有史以來第一次的GIPS SCHULE 研究獎。雖然Flectofin的基本概念很簡單，但卻不容易在建築和設計的世界裡被實現。從本質上來說，它是根據連結可彎曲的拉桿位置，以擺動方式打開和關閉表面。當拉下拉桿，Flectofin的表面會打開，而拉桿轉向直桿擺動時，Flectofin會進行關閉。 Flectofin的發想是參考花朵在面對鳥類捕食食的行為反應。一般的狀況下，花朵的花瓣是筆直的，目的是為了保護裡面的花粉，但是當一隻鳥棲息在花瓣上時，花瓣會自動捲曲下來，讓飛鳥能進入採集花粉。理想情況下，花粉會藉著飛鳥帶到另一朵花上，進行授粉的動作。 到目前為止，Flectofin在世界各地有不同程度的應用。目前最引人注目的應用是在2012年韓國世博會，由維也納SOMA建築團隊所設計的世博主題館 Thematic Pavilion。它的原理是：當施加壓力到玻璃纖維增強塑料時，如同鳥採食花粉，整個外牆會像花瓣般的打開，當壓力被釋放時，它就會關閉。由於該系統具有無接頭或鉸鏈，後續比較沒有維修的問題，且仿生設計賦予空間一個明亮且通風的感覺。 因著新創的發明，Flectofin 勢必在未來幾年會有更多的應用出現，也有可能成為一個受歡迎的「花形建築」流派。或者，它也會被用來為辦公室的外牆，做點不一樣裝扮。 數位時代網站｜撰文者：黎詩彥編譯發表日期：2013-11-01 Flectofin® from itke on Vimeo.

經過四年的研發，英國 Monolite UK Ltd. 公司老闆，同時也是發明家的 Enrico Dini 向媒體宣布，已經成功研製出一種叫做「D Shape」的大型3D印表機，它能夠「列印」出整個建築量體；這種3D印表機建造建築物的速度是普通建築方法的4倍，並且能減少一半成本。 更進一步的應用，歐洲太空總署希望此種3D印表機未來可供人類在月球上建造房屋。 工作原理 目前所看到的「D_Shape」3D印表機是在6米x6米的平面上作業，高度可升高至9米甚至12米，做立體的活動，其底部有三百個伺服噴嘴，噴嘴間距為20mm，可噴撒出一種稱為「structural ink 結構噴墨」的物質，組成物為沙粒和鎂質黏合液。 ↗ 發明家 Enrico Dini 與其 D Shape 在工作間內 以 CAD-CAM 軟體控制，處於工作狀態時，印表機沿著水準軸梁和四根垂直柱往返移動，印表機噴頭列印出的每個薄層僅有約5~10mm厚，一層層地將黏合物和沙子結合，可 逐漸鑄成石質固體，最終列印出的建築體質地類似於大理石，比混凝土的強度更高，並且不需要內置鐵管進行加固。 ↗ Enrico Dini 研製之大型3D印表機...

還記得1998年至日本大林組報到，宮原部長的訓戒：建築工程要秉持著「小心謹慎，有備而來」，這是日本人的基本精神---前置作業的繁複與精準計算。瞭解現場施作的過程，才能夠做出一件完整的作品，如無實際的工地經驗，規劃出的作品則會變成天馬行空、功敗垂成。不外乎安藤忠雄會自喻自己是一個超級大工頭，他必須去瞭解任何工種的製作過程和工序、方法，在建築設計和施工圖規劃才能銜接，也才會一脈相通的將建築師的想法完整的表達，創造出理想的建築作品。

任職於美國「加州地球研究中心」的伊朗裔知名建築師卡里里(Nader Khalili)，昨天建議遭強震重創的祖國，採用他研發的建材「超級泥磚」(superadobe)，對幾被夷為平地的巴姆市進行重建。

在19世紀末的建築與工程領域，鋼筋混凝土的崛起標誌著一場深刻的技術革命。然而，這場革命的初期並非由統一的科學理論所引導，而更像是一場由眾多相互競爭、受專利保護的「系統之戰」。在這個時代，像法蘭索瓦·亨內比克（François Hennebique）這樣的企業家憑藉其獨特的專利系統，在全球範圍內建立了龐大的商業帝國，將鋼筋混凝土從一種新奇材料推向了主流建築實踐 。然而，這個領域仍然是分散的，理論基礎薄弱，很大程度上依賴於經驗法則和商業秘密。