数字设计与建造的深度发展与未来——来自3D打印混凝土步行桥落成仪式的研讨

时间：2019年1月12日

地点：上海智慧湾3D打印博物馆

2019年1月12日，清华大学（建筑学院）—中南置地数字建筑研究中心徐卫国教授团队运用自主研发的机器臂3D打印混凝土技术，在上海宝山智慧湾建成目前规模最大的混凝土3D打印步行桥。

伴随着计算机和信息技术的不断发展，数字建筑领域的研究日新月异，新的技术热点和研究方向不断涌现，同时许多研究成果也已经迈向业界实践，并不断迭代。借此次3D打印混凝土步行桥的落成，来自高校、研究机构、设计机构的18位嘉宾畅谈3D打印、建筑设计与数字技术，未来之路始于足下……

议题一：3D打印与建筑

主持人

[姚 京] “城市复兴2050”项目创始发起人，雅伦格文化艺术基金会秘书长，3D打印数字维创中心CEO对话嘉宾

[李家豪] 意大利雅伦格文化艺术基金会联合创始人兼理事长[Steven Ma] Xube rance创始人，先锋建筑设计师

[师海霞] CCPA预拌混凝土分会秘书长

[于 雷] Archi_solution Workshop创始人

[姚佳伟] 同济大学建筑与城市规划学院副研究员

姚 京

李家豪

Steven Ma

师海霞

于 雷

姚佳伟

姚 京：任何一项新兴技术的发展一开始都不会是非常迅速的，都要经历一个漫长的过程。就3D打印来说，无论在生命科学、制造业或建筑业，都可以说是一场缓慢的革命。当一座3D打印混凝土桥落成并被永久保留使用，意味着3D打印混凝土建筑将步入一个全新的时期。

于 雷：随着数字建筑与数字技术的发展，建筑师不再像传统方式那样单以画图汇报来呈现解决方案，而是需要从不同领域、角度进行整合协同并提出新的解决方案。这个过程不是通常说的做减法，而是做乘法，同时延伸出了新的创作形式和新的作品。从广义的角度来说，建筑师结合形式、结构、材料、工具、工艺创造了一种更加科学合理、可持续的建造方式，似乎重新回归到匠人的角色，承载了更多的社会责任，为当下中国建筑师的职业发展以及建筑教育都起到了示范作用。

Steven Ma：自2004年起，我们开始在设计中运用3D打印技术，相继在珠宝、服装、家具、影视、汽车行业都进行了尝试，最近又回归到建筑领域中，所以我们更想实现的是3D打印产业的发展以及整个产业链的贯通。

姚佳伟：建筑师作为第三方服务型行业，必然决定了要迎合市场、社会的需求。随着未来绿色可持续性、低碳环保性的要求提升，未来建筑师要对材料特性、结构力学、施工工艺、软件编程、机器人操作等有更全面综合的把握。袁烽老师与我一直在做高强度改性塑料、金属等材料的3D打印与机器人木材料加工的研究，希望从这些方面来引导学生成为复合型的职业建筑师。

师海霞：此次3D打印混凝土桥的落成，不仅有设计与制造工艺的创新，也有材料的创新，这正是国家大力倡导的绿色建筑与绿色建造方式。我们一直致力于材料的升级研究，如海洋混凝土、纤维复合增强混凝土、超高性能无机水泥基材料等，如果能够与设计师合作，未来通过新型的机械制造方式将会创造出更多可能。

李家豪：未来随着数字技术及相关产业的发展，不仅需要高校和企业的共同努力，更需要社会资源的加入，才能推动数字技术产业链的发展与应用。我们正在与南京市江北新区共建文化科技创业中心，探索怎样通过新的科技、艺术为城市更新真正带来价值。

徐卫国：刚才在桥上被一群小孩子围着问道，为什么他们打印的塑料很容易断，而这座桥却可以这样坚固？我想了想告诉孩子们，打印材料的成分不同，混凝土材料的特性就是能够较好地承受压力，而且打印出的拱桥受力合理；而塑料太脆不能受压。孩子们从小接触科技、关注材料，这是最好的教育，也是当下中国教育最应该关注的。

议题二：设计方法在数字技术条件下的变化（新的技术和手段反过来怎样影响设计）

主持人

[鲁安东] 南京大学教授

对话嘉宾

[徐卫国] 清华大学建筑学院教授，清华大学（建筑学院）-中南置地数字建筑联合研究中心主任

[王振飞] HDD-FUN 主持建筑师

[林秋达] 厦门合立道工程设计集团有限公司总建筑师

[刘宇光] 北京市建筑设计研究院有限公司副总建筑师，UFo建筑工作室副主任

[彭 武] 美国Gens le r建筑师事务所高级建筑师，中国美院访问教师，香港大学访问教师

鲁安东

徐卫国

王振飞

林秋达

刘宇光

彭 武

鲁安东：数字技术或参数化设计已有近二三十年的发展历程，到今天世界上最大的3D打印混凝土桥建成，站在这样一个特殊的节点上，我们不妨思考一下：技术如何影响设计路径发生了某种突变？当技术端已经相对成熟，当下设计端是否面临着新的挑战？3D打印混凝土桥的设计分解图背后，是否隐藏着一个问题？

王振飞：我一直在思考一个问题：技术到底能给设计带来什么？以去年我们与德国结构工程师合作的设计为例，整个编码过程和设计逻辑推敲过程由结构工程师运用他们自己开发的插件完成，逐渐将建筑逻辑表层过程和结构分析过程相互叠加，使得这个设计过程变成结构匹配建筑的过程，最后呈现的结果也和我想象的不太一样。那么，当技术的发展改变了建筑师的思维方式，这个结果从某种意义上讲可能真的不是我们脑子里能够想象或者直接想象的。因此，随着技术端越来越成熟，我们有机会去尝试实现更多新的可能。

林秋达：数字化设计就像装配式建筑一样，要实现成功的商业运作模式，不仅要有成熟的技术，还要有完整的产业链和合理的造价。PC（预制混凝土）建筑受制约最大的因素之一是模具，模具的造价和数量极大限制了PC建筑的设计多样性。今天3D打印混凝土桥的落成，让我们看到了3D打印混凝土作为一种无模成型技术的极大商用潜力。脱离了模具的限制，PC构件的生产和设计都会迎来新的革命。我们期待这项技术在建造尺度和成本控制上的进一步发展，也期待它为新型PC建筑带来更广阔的应用前景。

刘宇光：当确确实实地站在这座桥上、亲身体验跨过一条河时，我想这座桥带给今天在座的各位以一种安全感、喜悦感，也让作为设计者的我们更有信心去做新的尝试。我所在的UFo工作室从十年前开始进入数字化设计领域，一直在不断尝试中，如最近在上海的一个3D打印产业园，从厂房建筑研发到投入都是3D打印做设计，并且已经在实施当中。从古典时期建筑师为顶端人士服务，到今天建筑师面向大众，以同一种标准、同一种规格进行定制化、规则化，来迎合市场的需求，技术的变革带来了设计方法的改变。3D打印混凝土桥的实现，可以说是数字化设计产业发展中的标志性事件。同时也要看到，在这种清晰的变化中算法作为核心技术，其改变应当是我们要更加关注的，从而才能走出一条我们自己的数字建筑之路。

徐卫国：谈到技术对于设计的影响，我个人认为新技术或者3D打印混凝土技术重新定义了我们的设计方法。就拿这个桥来说，实际是从打印流程的角度来定义桥本身的设计。桥的原型是赵州桥，其结构系统的核心是八道拱，每道拱由一块块石头搭成，这些受压的石头恰好可以由混凝土块来替代。关于桥的造型设计，最初是流水、飘带的意象，为了减小打印难度，桥栏板最宽设为50cm，其实也可以做到1m左右。遵循最基本的结构逻辑，以打印工艺为基础，设计方法得到了重新定义，这是第一点。第二点，实际的设计过程是首先在电脑里虚拟进行，计算机遵循一定的几何关系生成形态，因此设计方法又在被科学的几何关系而重新定义，变得更科学。

鲁安东：让我感兴趣的是，一方面以数字设计的方法并不能完全事先预计结果，另一方面，技术手段、表现手段似乎彻底颠覆了设计很多东西，至少与建构没有半点关系。从徐老师提到的赵州桥、拱形、材料受压、几何关系的设计思路，这其实与之前的建筑学思维方式是不同的。那么，是否有其他的切入方式来想象未来的设计？

王振飞：拱形、受压、混凝土受压，这几点很自然地被连在一起。正如我们解决问题总是先找到核心点，然后再确定用什么样的科学手段来解决问题，即以一种数学关系为基础进行设计，至于最终呈现什么样的形式并不是第一出发点。

刘宇光：当前建筑学科仍然是在前人基础之上的继续发展，包括设计思维、物质化的手段、形式的本质等。数字化设计要开创新的设计方法，走向新的成果，还需要相当长的路。

彭 武：从3D打印混凝土桥，我联想到3D打印每一个模型的时间，因此速度一词变得很敏感。就像我们刚刚看到的3D打印磁悬浮模型，在没有摩擦的情况下从悬浮到加速旋转，变得更有意思。那么回到数字设计，如果能够解决速度的问题，那将进入高维世界。

鲁安东：我比较好奇的是，如果徐老师在设计之初没有想到赵州桥，那么是否还会想到其他可能的路径？

徐卫国：我想到过另一种路径，是将桥旋转90°，一分为二进行打印，然后再拼装。

议题三：数字设计与建造的深度发展与未来

主持人

[高 岩] iDEA主持建筑师，香港大学副教授级资深讲师

对话嘉宾

[徐 丰] WAX建筑事务所合伙人

[胡 骉] 湖南大学建筑学院环艺系主任，DAL数字建筑实验室主任

[左颂玟] 合富数字设计总监，湖北工业大学国际学院副系主任，华中科技大学副教授[井敏飞] 先锋建筑设计师

[袁 鑫] 袁鑫工程顾问（上海）事务所

[王 蕾] 上海极臻三维设计有限公司首席执行官

高 岩

徐 丰

胡 骉

左颂玟

井敏飞

王 蕾

高 岩：正如议题“数字设计与建造的深度发展与未来”，意味着当下的发展还不够深，那么现在数字设计和建造的问题是什么？更深的思考和应用在哪里？

徐 丰：今天，从设计到建造，再到多学科的融合、机械操控、软件编程、材料甚至社会沟通，建筑师的边界已经发生了很大的改变。基于这个特定的时刻，我们怎样定义建筑师这个角色，建筑师是否成为一种新的存在。桥本身是一种基础设施，同时又是建筑学的存在，那么未来怎样去更好地介入我们过去未曾涉及的领域，比如基础设施、公共住宅、乡村建设等。

胡 骉：2009年我们在湖南大学成立了DAL数字建筑实验室，到2019年已经十年了，进行了很多的尝试。就以我们与景观设计师的合作来说，建筑师往往从宏观到微观、人文到技术的多角度去思考，与景观设计师非常容易达成共识，而与工程师们最关心的材料、计算、规范非常不同。回到数字化工艺，从软件、硬件到实施，我们目前在项目中碰到最重要的问题是能不能做出来、用什么方式做出来、用多长时间做出来、用多大的代价做出来。

井敏飞：关于怎样更深入地理解数字化设计，我个人觉得，当数字技术或3D打印技术进入传统建筑领域，大家蜂拥而至，媒体与社会舆论也开始普遍关注，但当热潮减退，才是我们真正应该继续深入研究、产生变革的时机。反过来谈，数字技术到底给建筑业或者建筑设计带来哪些变化，设计的硬核部分是被夺去了还是有新的改变。我认为，无论生形、找形，还是算法、人机交互，其中最重要的在于建筑设计展现出了更多可能性，这也是徐老师多年的探索与创新带给我们的启示，尽管有很多的摇摆或者犹豫，但我们仍然要有坚定的信心继续走下去。

袁 鑫：伴随设计工具越来越多样化，设计端要跟上技术的发展，同时未来3D打印的成本如果能够有所降低，更多地被市场所接受，整个3D打印产业将会更加接地气。

左颂玟：我认为，深度有三个层面，当3D打印成为一种常态，无论在规范、材料、技术上都有相关要求，都得到业内的认可，就可以说是有一定深度了。同时还需要市场、技术、洞见，如果3D打印产品真正能够进入市场的时候，就是其成熟、常态化的时候。

王 蕾：机缘巧合，我开始接触一些博物馆展览项目，随后进入并运营3D打印文化博物馆，着眼于数字层面及其相关的社会、文化层面，甚至是其所带来的文明的价值。未来将策划服装类、家具家居类、雕塑类主题的3D打印展览，推广三维文化。当下3D打印的发展可以说是一片“繁花似锦”，大浪淘沙之后经过进一步精细化和深度发展，并达到多产业、多工种的高度协同，将是3D打印的未来发展方向。希望整个3D打印产业能够以300%的增长率向前发展，并被越来越多地应用，逐渐进入规模化生产的时代。