以曲線折板工法建構曲面 新型態的自由曲面建構工法
A CURVED FOLDING FOR CONSTRUCTING CURVED SURFACE
Designer: 王威舜
Advisor: 薛丞倫 老師 ｜ 杜怡萱 老師
Keyword: Free - Form Surface / Curved Folding /Parameterization of Manufacturing Process
本研究意圖以曲線彎折的工法建構自由曲面，達到彎折後就能承受自重的型抗能力與自由曲面的精準曲線編排，並從研究鐵皮浪板的加工過程中設計一套更加效率且經濟的工法。
研究目標為透過折板加工方式本質的探討，創造一種別於以往自由曲面的建構邏輯，最後根據研究成果的極限延伸此工法的泛用性，因應各種需透過曲面建構的空間設計曲面類型。
當此工法可以透過彎折加工的過程將材料牽制成預想的曲面，將會大幅簡化自由曲面在建構時曲面的放樣與固定支撐過程的繁複，但加工的方式需要與切割的單元配合重新設計，最後單元以一正一反的雙折邊型態與自動化的加工機具設計作為加工的方法。
The construction of free-form surfaces requires quite complicated procedures and high costs.Because the surface segmentation cannot be pieced together with expandable surfaces, the surface material segmentation needs to be pieced together through irregular units, which leads to a significant increase in cutting costs and material waste; the construction of the fixed project is because the surface itself does not support its own weight Therefore, it is necessary to rely on the secondary structure to achieve the forming and lofting of the curved surface.
This research intends to construct a free-form surface with a curve bending method to achieve the shape resistance that can bear its own weight after bending and the precise curve arrangement of the free-form surface. From the research on the processing of the corrugated iron sheet, a set of more efficient and economical Construction method.Through the discussion of the folding processing method, a construction logic that is different from the previous free-form surface is created. Finally, the versatility of this construction method is extended according to the limit of the research results, and the surface types are designed in response to various spaces that need to be constructed through curved surfaces.If the bending and folding replace the straight line creases of the original corrugated board and there is no expansion of the plate during bending, the corrugated board will exist in a curved shape constrained by a curve, and the bending shape can be controlled by parameters.When this construction method can pull the material into the expected curved surface through the process of bending processing, it will greatly simplify the complicated process of lofting and fixing the support of the free-form surface during construction.
以曲線折板工法建構曲面
_新型態的自由曲面建構工法
自由曲面的建構需要相當繁複的工序及高成本。鐵皮浪板透過彎折成為型抗結構且根據板材長向無限延伸的特性的加工方式，成為了重量輕且便宜的建材，而曲線彎折透過曲線的編排與彎折的角度，使平面的材料被折邊牽制成為相應的曲面。曲面的分割因為無法以可展開曲面拼湊，因此表面材料的分割需要透過不規則的單元來拼湊，這導致大幅增加切割成本與材料的浪費;施工的固定工程則因為曲面表面本身並無支撐自重的能力，因此需要依靠次結構達到曲面的成型與放樣。
本研究意圖以曲線彎折的工法建構自由曲面，達到彎折後就能承受自重的型抗能力與自由曲面的精準曲線編排，並從研究鐵皮浪板的加工過程中設計一套更加效率且經濟的工法。研究目標為透過折板加工方式本質的探討，創造一種別於以往自由曲面的建構邏輯，最後根據研究成果的極限延伸此工法的泛用性，因應各種需透過曲面建構的空間設計曲面類型。本研究將過程分為五大部分，分別為折板型態的確定、曲線彎折控制曲面型態方法、單元的切割到參數加工方法、型態衍伸與1:1實作。型態的確定根據案例的歸納尋找可能牽制整體曲面的方式，但必須跳脫參數化的曲線折板獨立單元化的方式；曲線彎折控制曲面將從論文研究中歸納摺痕與型態的變化關係，並於軟體歸納需要調控的參數；單元切割與加工根據現有的浪板加工方式加以改良，並配合可加工的極限回推單元的形式與切割方式，根據加工的邏輯設計特殊加工機具；型態衍伸則回歸型態設計，根據設計需求的假設衍伸的曲面形式設計。
曲摺疊可以理解為將一個預先彎曲的面插入平面再鏡射，曲面與平面交疊的部分可視為折板在平面的曲線(相同曲率與折角)，曲面插入平面的角度則可視為折角大小。整理下來可以歸納彎曲摺疊需要控制的參數有曲線曲率/彎折的角度。由此可設想，如果將彎曲摺疊取代原先浪板的直線摺痕並且在彎折時沒有板材延展的情況，浪板將以被曲線約束的彎曲型態存在，於型態上可以透過參數控制彎曲的型態。當此工法可以透過彎折加工的過程將材料牽制成預想的曲面，將會大幅簡化自由曲面在建構時曲面的放樣與固定支撐過程的繁複，但加工的方式需要與切割的單元配合重新設計，最後單元以一正一反的雙折邊型態與自動化的加工機具設計作為加工的方法。最後以1:1的實作模型驗證此工法的曲面牽制精準性與加工的可行性，並證明此工法將殼體強化到能夠承受自重的強度且施作的過程相較於一般自由曲面的施工簡化。
Curved Folding for Constructing Curved Surface
