成大建築低碳木構拱橋「落葉之脈」展現科技與自然的和諧共存
設計建造團隊與「落葉之脈」拱橋合影。照：成功大學提供
由成功大學建築系師生團隊共同打造的機械手臂木構橋作品「落葉之脈」112 學年度新學期初嶄新亮相，以長達7米的弧線橫跨過建築系生態水池，成為校園一道獨特而優雅的風景，也是成大數位智造工坊（RAC-Coon）繼2021年「波簷」、2022年「織蔭」之後，再度推出的第3個機械手臂木構作品。
「落葉之脈」由成大建築系沈揚庭老師與顏嘉慶老師指導，以設計工作室（Design Studio）的模式將機械手臂輔助構築的技術融入到建築系設計課程之中，帶領6位大四學生設計建造團隊，包括戴淮安、廖振嘉、潘中昱、曹詠行、洪懷昀、何沛恩，加上黃廉凱、高有旻、黃楚樺3位碩士生技術團隊，以及杜怡萱老師、曾崇育碩士生2位結構顧問團隊，以「低碳的跨越」為主題，在建築系生態水池上所打造的一座木橋。
「落葉之脈」橋樑的靈感來自於一片從樹上飄落的落葉，設計團隊將落葉微曲的力學形狀和自然的葉脈紋理，透過參數化設計的演算轉化為雙曲拋物線的造型以及多邊形的組構傳力構造，呈現出一種道法自然的科技藝術。在使用數位工具進行參數化設計的過程中，為了保留水池內的水生植物的自然生長空間，團隊選擇了拱的設計，並巧妙的調整參數控制橋樑的長度、高度、寬度、曲率、單元密度等條件，實現兼具造型美感與力學優越的一座7米拱橋。
在材料的選擇與技術的應用上，「落葉之脈」企圖藉由數位製造的科技，創造低碳化的構築體系，因此首先在材料上選擇幾乎無碳排的實木南方松來進行低碳設計與建造。再者，為了能夠減少長跨距的特規原木使用，設計團隊以離散設計的方法創造出橋梁整體結構的內部分割，將傳力系統分割成以複數個六角和五角幾何單元所組合起來的網面結構，使每個幾何單元最大都不超過90公分的邊長，大幅降低了材料的特規需求與運輸成本。
「落葉之脈」設計團隊同時也是建造團隊，全作品都是由成大建築系師生完成拱橋設計製造。照：成功大學提供
然而在此前提下，每個單元彼此接合的角度控制和每根短構件的製造精度便成為是否能完成整體雙曲造型的關鍵。「落葉之脈」設計團隊透過數位雙生模型的輔助，精確的模擬出每根構件在三維上的接合關係，導出製造數據後以機械手臂對每根實木構件進行客製化的加工，如此一來每根構件都能以正確的角度構成幾何單元，而每個幾何單元也都能以正確的三維姿態彼此放樣接合，如同聚沙成塔般完成最終整體的雙曲拋物面造型。指導老師之一的顏嘉慶老師提到，該木橋主要突破在機械手臂切削動作規劃是由設計模型直接輸出，減少人力介入需求，並且加入更有效率的切割方式來大幅縮短加工時間。
在教學面上，該作品是由成大規劃設計學院數位智造工坊（RAC-Coon）「機器人輔助構築」教學小組（Robot-Assisted Tectonics, 簡稱RAT）負責規劃與執行。RAT教學小組致力於將機械手臂的工法導入並應用於大學部專業課程。該小組的負責人沈揚庭老師表示，RAT的核心理念是「技術力賦權的構築」（Technology-empowered Tectonics），將前瞻的機械手臂工法帶入到大學部的核心設計課程，以設計工作室（Design Studio）的教學模式實現機械手臂輔助的1比1構築，使科技的應用扎根到大學教育，創造具備社會與產業影響力的跨領域人才。
「落葉之脈」9月12日開幕啟用並舉辦機械手臂木構築論壇，活動時間特別選在數位智造工坊（RAC-Coon）成立滿3周年的日子，意義非凡。出席啟用典禮的貴賓前校長蘇慧貞教授致詞時期勉建築應該與土地共存，低碳建造與在地材料是一個可行且必要的發展取逕。規劃設計學院陳建旭院長則鼓勵學生應該善加利用且珍惜成大能夠給予的學習資源，創造更大的社會影響力。籌備這場論壇的建築系薛丞倫主任則表示未來建築系每周都會有固定的論壇時間，讓最前瞻的知識與技術能夠在師生的交流間激盪出更多的火花。
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