HIDAKUMA PROJECT

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?

Outline

HIDUKUMA 結合虛擬實境技術將原木劣勢轉化為無可取代的優勢

飛騨の森でクマは踊る(HIDAKUMA)自 2015 年由 Loftwork 與日本飛騨市、Tobimushi共同設立的地方創生營運單位,藉由推動飛騨當地豐富的樹木資源,並串連在地創作者一起共同執行各式專案。

在 Loftwork 創意社群平台下,更採用多元創作形式將飛騨的木材使用的淋漓盡致,比如使用通常在遊戲界廣為人知的虛擬實境技術,在這次的專案中,將這樣的 AR 技術結合產業創作、完成有如藝術般的作品。

備註:本文章取自 HIDAKUMA 官網專案分享。

濱田晶則、住友惠這兩位建築師的大膽嘗試

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。

專案概要

  • 支援項目   闊葉樹森林講座、調查&採購天然彎曲原木、協助設計、製作及製作管理
  • 期間   2020年4月〜8月(製作期間)
  • 編制   客戶:咖啡廳「BREAD、ESPRESSO & MEETUP」(營運企業:時速一小時股份有限公司、HitoBito股份有限公司)
  • 設計   濱田晶則建築設計事務所
  • 技術協助   ERI SUMITOMO ARCHITECTS
  • 製作   柳木材、飛驒職人生活
  • 協力單位   飛驒市森林組合、奧飛驒開發

Outputs

吸引人們靠近、誘使各式行為發生的設計

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)

Process

在設計時隨心所欲搬動沉重的圓木

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。

柳木材的木材存放場裡的天然彎曲原木
為了獲得正確的3D掃描結果,正在剝樹皮的 HIDAKUMA 員工
由於周遭光線會影響3D掃描的結果,先用藍色防水布遮住光才開始掃描作業。

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。

出處:浜田晶則建築設計事務所

現實與數位重疊的空間

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。

戴上 HoloLens 後所看見的現實與虛擬重疊的模樣

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。

戴著 HoloLens 在圓木上鑽孔的木工師傅堅田恒季先生

圓木在電腦上能輕易移動,但在現實中搬動時,則需要眾多人手,實際搬動及擺設的過程,總共出動了八名人力。組裝作業時也是透過 HoloLens 進行,才得以完成了 Torinosu 這項作品。

現場的組裝工作也運用了 HoloLens 進行指引。

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。

Keywords

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