在數位技術輔助下才能化作現實的設計與加工
3D 掃描及 AR 如何改變了天然彎曲原木的命運？

闊葉樹的天然彎曲原木，曲線極為優美。這種特殊形狀的成因形形色色，有時是因爲枝葉需要充足光線而在生長過程中逐漸分歧，有時則出於雪國特有的理由——長在斜坡上的樹木，由於積雪的重量造成樹幹根部彎曲。針葉樹的根部也會受積雪壓迫而彎曲，但靠著樹幹跟枝芽尖端優先生長的「頂芽優勢」，基本上都會筆直伸向天空。

往昔，人類的日常生活與自然界之間的關係相較於今日更加地密不可分，經常善用天然彎曲原木獨特的形狀，作為建築物的樑柱（參考資料：http://shirakawa-go.org/zaidan/zaidan_files/2011k.pdf）。但隨著現代人生活方式轉變，天然彎曲原木的運用方式也因應而變，經常加工成碎屑做木漿（造紙原料）或燃料。

HIDAKUMA 邀請了擅長利用運算式設計（Computational Design）進行設計的建築師濱田晶則老師，以及研究如何將擴增實境（AR）技術應用到產品製造上的住友惠理老師，與飛驒的在地師傅合作挑戰一項旨在發揮天然彎曲原木特色的專案。必須借助數位技術才得以成立的手法，替天然彎曲原木的加工及使用方式帶來嶄新的可能性，靠六根圓木相互支撐且獨自站立的組合物件「Torinosu」於焉誕生。

Torinosu 這項產品擺設在宮下公園內的咖啡廳「BREAD、ESPRESSO & MEETUP」的露臺上，本篇文章將會介紹結合了數位技術及師傅技藝的製作過程。

Torinosu 這個組合物件，由六根彎曲的圓木憑藉互承結構（Reciprocal Frame）相互支撐而自行站立，素材包含了水楢及朴樹等六種樹種。在成長過程中自然彎曲、歪扭、表面波浪起伏的圓木，有一種未經刻鑿的野性美，令人在欣賞之餘，也不禁想伸手摸一摸那渾然天成的形貌。

圓木交疊處高度各異的設計，允許了靈活又多樣化的使用方式。運用AR技術加工而成的切面，也能當作桌子使用。

Torinosu就陳設在「BREAD、ESPRESSO & MEETUP」前面，容許大眾按自己喜歡的方式使用。常有咖啡廳客人在此稍作歇息，經過的路人偶爾也會靠著切面簡短寫個筆記，有時還能見到活潑的小朋友在上頭爬來爬去。

Torinosu誕生於一個開創了許多新做法的專案之中，而從產品的角度來看，它也展現出天然彎曲原木一種前所未見的樣貌。

※互承結構：避免多個構件全都固定在同一點，讓它們彼此靠相鄰構件支撐的一種結構

＜規格＞

原料：水楢、朴樹、日本辛夷、燈台樹、樺樹、日本厚朴

尺寸：W2580×D2660×H1090

表面處理：反覆塗上多層戶外用防水、防蟲、防霉、防紫外線、防破裂的塗料(木材染色劑Xyladecor 等)

HIDAKUMA 帶濱田老師認識飛驒地區，是 2019 年 10 月的事，當時走訪了楓葉初染上紅意的池之原森林、木材加工廠及用闊葉樹蓋住宅的建設公司等處。其後，濱田老師表示希望在專案中能夠盡量運用天然彎曲原木，他的目標不只是要發揮天然原木的迷人曲線來製作構件，還想證明只要善用數位技術，再怎麼歪七扭八的原木都能經過嚴密的設計而創造出效用。在飛驒市森林組合及奧飛驒開發的鼎力相助之下，從飛驒地區的森林中收集到許多形貌彎曲的天然原木。

為了將圓木的曲度落實到設計中，完成一個創新的產品，我們先將砍伐下來的原木進行 3D 掃描。在取得 3D 數據後，重達數百公斤的圓木就能在數位空間中隨心所欲地移動、加工，模擬整個設計及加工的過程。計算結構的工作也可以根據數據來進行，借助數位技術的力量完成了 Torinosu 的設計圖。

依照設計圖對圓木進行加工時，我們採用了名為 HoloLens 的 AR 裝置。其外觀形狀類似護目鏡，能將虛擬空間疊加在現實空間上，使現實中的物件及虛擬的物件同時共存在眼前。在本次專案中，HoloLens 讓切面在現實空間中浮現，扮演了指引加工者的角色。通常木匠或家具師傅在切割木材時，都需要事先做記號，不過要在扭曲糾結的圓木表面正確畫上記號，並依據那些記號加工絕非易事，於是我們便利用 HoloLens 做上「數位記號」。

想當然耳，3D 數據並不會光用頭腦想，就透過 HoloLens 浮現出現實空間中。在加工時，我們需要將設定給圓木的座標加進 3D 數據，然後在現實空間裡，也把圓木實際擺放在那個座標上，如此一來，憑藉 HoloLens 浮現在現實空間中的 3D 數據跟實際上的那根圓木就重疊了。

戴著 HoloLens 在切割圓木的，是在飛驒地區經營木材行「柳木材」的柳和憲先生。他切削時用的那把電鋸，鋸片長達30英寸，較一般更長。手裡拿著比平常更重的電鋸，挑戰首度嘗試的加工方式，他貌似有些許緊張。運用這項 AR 技術進行電鋸加工，恐怕在日本、甚至放眼全世界，都是前所未見的創舉。

飛驒古川的木工師傅堅田恒季先生，負責之後透過 HoloLens 組裝時會需要的鑽孔作業。尤其圓木及圓木相接切面的精確度，很難光靠數位技術就獲得提升，儘管使用了 AR，還是必須借助堅田先生精湛的技藝。

本次專案在製作 Torinosu 的過程中，善用數位技術巧妙發揮了天然素材獨有的美感。天然彎曲原木的運用空間原本十分受限，這項專案拓展了這項素材今後的可能性。HIDAKUMA 今後也將與各地夥伴攜手思索各種尚無先例的木材運用方式，並一項項加以實踐。