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才子“化蝶” 舞动羊城

2016年11月30日 来源:广州日报  作者:申卉
  华南理工大学建筑系“才子”跨界“玩”灯 
  建全球最大3D打印蝶形壳体建筑作品 “蝶变广州”惊艳灯光节
老街坊 新街坊

“蝶变广州”。(资料图片) 
  璀璨的灯光划破夜空,将广州的夜晚装点得美轮美奂。最近,在广州花城广场举办的广州国际灯光节,成为羊城一道最美的风景线。其中,大剧院水池上翩然舞动的两只“蝴蝶”,轻盈灵动、色彩绚丽,吸引了不少游客驻足观看,可谓全场最受欢迎的装置之一。
  而在酷炫的灯光背后,还藏着一段鲜为人知的故事。这个被命名为“蝶变广州”的大型装置,是全球首个也是最大的3D打印蝶形壳体建筑,代表着世界领先的前沿科技,主创人员是来自华南理工大学的两名80后建筑系“高才生”。
  作为广州新街坊,主创之一的苏朝浩在广州读书生活,奋战在最前沿的建筑科技领域,在他看来,科研工作往往是“孤芳自赏”,参与灯光节让这份成果获得了社会的认可,但这并非他的终极目标,他渴望着不断拓展数字建筑的领域,为广州的科研创新带来一场“蝶变”。
  文/广州日报记者申卉
  图/广州日报记者陈忧子
  小伙追梦广州 
  积蓄蝶变“能量”
  在花城广场,两只身披绚丽彩衣的“蝴蝶”,仿佛穿梭于广州中轴线上的城市地标,翩然停留在大剧院水池上,与极具动感的大剧院流线型主体建筑相映成趣,也成为灯光节游客们瞩目的焦点。
  这座被命名为“蝶变广州”的建筑作品,是全球首个也是最大的3D打印蝶形壳体建筑。主创者是来自华南理工大学的老师苏朝浩和博士生林康强。苏朝浩解释,“蝶变广州”既象征着广州城市的“蝶变”,也代表了广州科技创新的“蝶变”。“而且,作为花城,花香引蝶,无论是文化还是科技层面,我们都觉得很切题。”
  现场,市民纷纷被“蝶变广州”所吸引,这让苏朝浩兴奋之余,也有着一丝不易让人察觉的失落。“大多数人都在关注它的美,事实上,它背后的科技含量更值得我们自豪。”
  为何会“跨界”操刀灯光节的装置?苏朝浩坦言,建筑是一门综合了力学、美学、光学的综合学科,而参与灯光节,的确是他们在科研之余的“小试牛刀”。
  苏朝浩是一名80后,来自潮州,从上世纪末到华南理工大学上大学,一直到博士毕业后留在广州,在导师何镜堂的工作室从事建筑方面的科研工作。他坦言,作为“新广州人”,这座南方城市以其包容开放的心态,源源不断地吸引着他这样的年轻人来此追梦。如今18年过去,广州的创新活力与日俱增,也让他坚信当初留在广州的选择是正确的。
  苏朝浩介绍,“蝶变广州”原本并非为灯光节设计,而是一项建筑领域的革新。近年来,在建筑领域,数字化建筑是其中一个较为前沿的方向,而他与林康强的研究正是如何将3D打印运用到未来建筑中。“3D打印建筑最大的好处就是节能环保,能制作出奇异精美的造型。”不过“3D打印只能打出小型原件,如何放大成建筑级别,无论是结构连接还是材料选择,都是要攻克的难关。” 
  从2014年起,苏朝浩和林康强一起开始进行建筑3D打印的相关研究。“当时,世界范围内开始有建筑3D打印的想法,但还没有成品,在我们看来,比起国外,广州无论是从材料制造的成本还是科学研究的水平,都有更大的实现可能性。”
一开始10个部件7个打印出来是坏的
林康强(左)和苏朝浩(右)在作品雏形前合影。
 
  当两人通过3D打印制作出第一件成品后,他们开始尝试更大型的装置。由于没有工厂,苏朝浩和林康强只好趁着工厂里过年休假,借别人的工厂和机器来“圆自己的梦”。
  2015年春节期间,两个大小伙干脆把“家”都搬到了芳村的3D打印园,开始制作第一件需要300多个单元组装的3D打印装置。
  “一开始失败率很高,基本上10个部件里有7个打印出来是坏的。”苏朝浩无奈地说。由于3D打印相对耗时,一个晚上往往只能打印一个部件。于是,两人晚上对着电脑设计新模型,白天到工厂开始打印成品。“有时候耗了一个晚上,打开打印机一看,里面的材料全碎了,成了一盘‘炒米粉’,整个人都快崩溃了。”
  幸运的是,经过半年的努力,他们的第一个大型装置顺利完成。“预想一个月就完成,没想到最终花了半年。”当时,他们看到一则关于广州灯光节的报道,竟突发奇想打算“不务正业”地玩一把。“没想到当时错过了报名时间,直到今年,我们早早就打定主意,于是才有了‘蝶变广州’”。
  林康强坦言,经过两年的前期科研积累,“蝶变广州”的制作有了坚实的基础,从设计到定稿完成大约用了1个半月时间。
  “当灯光点亮一刹那,我们默默被震撼”
  一般而言,6米的普通建筑厚度要至少达到20厘米,才能有相应的承重能力,而“蝶变广州”的厚度仅为3.8厘米,再加上蝶变的作品是一个非规则性的双曲面,而且其形态与肌理都像叶子的微观脉络,如何将这个复杂美妙的形态科学地呈现出来,这是一个挑战。
  “除了力学考量,还要考虑材料的结构和形态。”苏朝浩说,他们在选择建筑材料和结构,也十分有门道,装置采用的高分子材料,运用了镂空的蜂窝状结构。苏朝浩解释,这种材料绿色环保,内部镂空的结构只有通过3D打印才能实现。
经过几千个程序的编写与调试,苏朝浩和林康强总算将这样一件美妙的建筑通过在电脑中确认出来。从今年9月底开始,“蝶变广州”进入3D打印阶段,两人几乎住在了工厂,无论是中秋还是国庆,他们没有了过节的概念,而是一门心思扑在“蝶变广州”身上。十几台大机器和几十台小机器一同作业,一边进行打印,一边进行拼装。“虽然通过计算,装置的承重是没有问题的,但直到真正打印出来,拼装完毕,不到最后一刻,我们的心还是悬着的。”苏朝浩说。
“蝶变广州”的缩小版模型 
  11月初的广州夜晚,虽然寒流来袭,这个重达500公斤的大型壳体建筑送到花城广场,调试完毕,当灯光点亮的一刹那,站在角落的苏朝浩默默地看着自己的作品,坦言自己的内心着实被震撼了。“感觉在广州的大布景下,它美得格外璀璨,不仅是灯光的绚烂,还有背后科技含量的厚重感。”
  然而,在苏朝浩和林康强两个年轻人心中,他们还有更大的梦想。“这个装置是景观小品建筑,我们的目标是公共建筑。”他们期待,能够进一步推动3D打印与建筑相结合,为广州的科研创新贡献自己的一分力量。
  当我们制作出第一个造型精巧、承受力强的3D打印模型,就像收到了情人节礼物一样高兴。
  科研的成功往往没有一蹴而就的成绩,这不是猛然来袭的巨大冲击,而是水到渠成的豁然开朗。
  —— 苏朝浩
  3.8厘米“薄翼
  可负重几百吨
  “蝶变广州”跨度达6.6米,边长12米,由近千个单元元件组装而成,动用了503D打印机,需要先通过电脑编程再进行3D打印。别看它只有两个支点,蝴蝶躯体部分都是厚度仅有3.8厘米的薄壳结构,却能支撑起几百吨的重量——相当于400倍自重,这样的组装尺度在世界范围内都十分罕见。