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专栏 | 2022届南京艺术学院陶瓷专业本科毕业生——王东航
2022-06-10 来源:NUA陶瓷工作室

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作者简介

所 在 学 校:南京艺术学院

所 在 院 系:设计学院

所 在 专 业:2018级工艺美术陶瓷方向

姓       名:王东航

指 导 老 师:祁吉

 

01 引言

TABOO(禁忌)椅采用一种自研的新型泥料进行制作,其结构强度高、免烧制、经过填埋可降解为有机肥料泥。这一新材料的使用让TABOO对结构强度等参数提出了更高的要求,在这次创作中我们通过Ameba测试并优化设计结果,对材料极限发起挑战。

 

02 设计过程

首先在rhino7中建立初始模型,对拓扑优化计算进行形体上的约束。

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图1 初始模型

之后再利用ameba进行拓扑结构优化,先在grasshopper中建立好相应的电池组件。

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图2 电池组

然后将初始模型带入到电池组内,在初始模型上选择荷载面与支撑面并设置力的参数。

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图3 初始模型的制作与参数的设置

之后再对进化率,体积分数,材料,剖分有限元网格等参数进行设置,通过对它们的调整逐渐了解了ameba拓扑优化计算的关键点。

 

 

图5 体积分数不变的情况下,进化率参数调整变化图

 

 

图5 体积分数不变的情况下,进化率参数调整变化图

掌握了规律之后,选取一组最优的参数来进行计算,提交数据开始有限元力学分析,得到拓扑优化演算结果模型。

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图6 有限元力学分析图

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图7 拓扑优化演算结果模型

此时的模型过于粗糙,需要对其进行平滑化处理,使用rhino7中的细分曲面功能对模型进行曲面的重构,将mesh网格转化为为nurbs网格,最终得到TABOO的数字化模型。

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图8 有限元力学分析图

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图9 TABOO椅拓扑优化过程

 

03 成品及效果图展示

为了方便实物的制作我们将模型分割并3D打印出最终模种。之后进行石膏翻模,最后使用印坯工艺完成最终制作流程。

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图10 模型切割

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图11 实物制作

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图12 表面修缮

经测试,TABOO椅结构稳定,但是受到多方因素影响,在成型过程中我们采取了一种传统且低效的方式,部件拼接在一定程度上破坏了椅子的整体强度,无法触及到材料的极限值。在未来,我们希望借助机械臂直接使用泥条打印出整体,更深入研究那些传统陶瓷概念中的“禁忌”。

 

 

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图13 成品展示

 

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图14 TABOO成品图1

 

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图14 TABOO成品图2

 

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图15  TABOO成品图3

 

04 结语

“Taboo”( 禁忌)椅的造型灵感来源于人类女性盆骨的形态。此椅使用一种特殊的免烧制粘土制成,其在常温下性状稳定,材料强度可媲美 ABS 塑料;而却可以在工业填埋环境下四至六个月开始降解,两年内完全降解为肥料泥。该材料的研发意图在传统生土营造的基础上,从陶瓷视角切入,以一个新角度完成对世界的“构建”。

椅子的整体造型借助于有限元插件ameba进行拓扑结构优化。在设定荷载、支撑等参数后,剔除了多余部分。同时,相较于传统的桌椅,此椅对材料的结构构成、抗拉强度提出了更高需求,以此探究这一材料 / 造型的极限。
 
 
 
 
 
原文链接:Ameba案例 | TABOO椅的设计与制作