Digital Fabrication Lab

As we have developed the digital design process with Grasshopper and Kangaroo, we have also been studying physical models. A 1:5 scale model has been an important design tool since the beginning of the design process, but we are currently building a 1:3 scale model to examine small behaviors of the tensegrity structure that we could not grasp on the 1:5 scale model. Tensegrity structures require extremely high accuracy because they behave differently based on the degrees of tension that are applied to the structure. We used the lab’s laser cutter to produce precise components and a jig for making accurate tension cables. DFL is in a relatively big room in the Department of Architecture, but it is quite cramped since the 1:3 scale model was built in the lab. All of the staff have realized the actual size of this project, and we are working towards the final design process of the pavilion.

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GrasshopperならびにKangarooでのデジタルツールを使った検討と平行し、模型をつかった様々な検討も活発になってきました。当初から使ってきました、1:5模型では捉えきれない部分のスタディーをするために、スケールを1:3に上げた、新たな模型を制作し、より細かな組み立てプロセスの検討を進めています。テンセグリティー構造ではテンションのかかり具合によって、構造の挙動が大きく変わるため、高い精度を出す必要があります。今回の1:3模型では部材の切り出しや、テンション材の為の治具の制作など、研究室内のレーザーカッターを使用して、高い精度を実現しました。DFLは建築学専攻の中では広い研究室を使っていますが、パビリオンの1:3模型を制作すると窮屈に感じます。プロジェクトに関わるスタッフも、実際の規模を認識し始め、完成に向けての最終的な検討に入っています。

We use a variety of software and fabrication tools to design and fabricate projects at DFL, but we would like to introduce Kangaroo, the Grasshopper plug-in we have been using to design the DFL Pavilion 2013.

Grasshopper is a plug-in for Rhinoceros, a stand-alone 3D modeling software, that enables parametric modeling with its graphical algorithmic editor inside Rhinoceros. It allows designers to build generative algorithms with various conditions and variables. Grasshopper is now used in many fields. Its potential in the field of manufacturing is also under investigation. Many plug-ins are under development to support this platform. Kangaroo is a live physics engine that lets users perform physics simulations in Grasshopper, and it is quite useful for simulating tensegrity models like what we are designing for the pavilion. We use Kangaroo to study how the form is manipulated using different degrees of tension and how the structure behaves during the assembly process. The results reflect the studies we are doing with our physical models in the lab and actual structural analysis. We are building a digital design process that allows us to study and manipulate in real time by utilizing these digital tools for parametric modeling.

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DFLでは様々なソフトウェアやファブリケーションツールを使いながら設計ならびに制作を行っていますが、今日はその中でもDFL Pavilion 2013の設計検討に使用しているKangarooというGrasshopper用のプラグインについて紹介いたします。

Grasshopperは3次元モデリングソフトウェアであるRhinocerosに付属するプラグインで、Rhinoceros上でパラメトリックモデリングを可能にするグラフィカルアルゴリズミックエディターです。Grasshopperを使う事により、これまでのモデリングとは違い、色々な条件や変数を組み合わせ、最終的な形状を作り出すプログラムを組み立てることができます。建築を含め様々な分野でGrasshopperを使ったパラメトリックモデリングの可能性が研究されており、このGrasshopperを支援する形で様々なプラグインが開発されています。KangarooはGrasshopper上で物理シミュレーションを可能にし、我々が進めている、テンセグリティー構造の検討には非常に効果的です。本プロジェクトではテンションによる形状の変化や、組み立て時に構造がどの様な挙動をするか等をチェックし、研究室内でのモックアップ制作や構造の検討にその情報を反映させています。パラメトリックモデリングでの設計プロセスにより、部材の検討や変更に瞬時に対応できるデジタル環境が確立されつつあります。

We continue to work on the DFL Pavilion Project. The technical feature of this pavilion is the smooth transformation from 2D surface to 3D structure at the construction site. The pavilion, which consists of components that work as compression parts and tension strings, will first be laid out on the site. It will form a 3D tensegrity structure when force is added to the surface. The pavilion will be stable when it is fixed to the ground and the tension force on each string is manipulated. DFL built a 1:5 scale model to test this assembly process after simulating it digitally with Grasshopper and Kangaroo. Obayashi’s team members visited DFL last week to study and exchange ideas regarding the assembly process.

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DFLでは引き続きDFLパビリオンの設計に取り組んでいます。今回のパビリオンの特徴として、施工時に行われる2次元から3次元へのスムーズな成形が挙げられます。圧縮材となるコンポーネントと、それらをつなげる引っ張り材によって構成されるテンセグリティー構造は2次元に広げられた状態で現場に配置し、特定の力を加えることにより3次元形状に変形、その後土台となる部品や引っ張り材に掛かるのテンション調整で形状が安定する手法をとっています。DFLではグラスホッパーとカンガルーをつかったシミュレーションを元に、1：5模型をつかって検討を続けています。先日、大林組チームのメンバーが研究室を訪れ、施工の規模や手順に関しての意見を交換しました。

Obayashi Corporation, one of DFL’s sponsor companies, is working closely with us on the DFL Pavilion Project that was announced at the Annual Event on March 17th. We plan to provide updates about the status of the project on this blog.

The DFL Pavilion Project was started to extend an open platform for exchanging and sharing knowledge that is related to digital fabrication with our sponsor companies. In April, we selected one scheme out of four designs that was developed by DFL, and we are developing the design as well as researching materials and fabrication processes. This project aims to develop the tensegrity of structural designs and systems that could be transformed from 2D to 3D with a simple operation.

Grasshopper, a graphical programming tool for Rhinoceros, and its physics engine, Kangaroo, are utilized to develop the 3D model that verifies structural and assembly issues. We are developing a design process that integrates design, structure, and construction using these digital tools. This design process will be developed to link to the digital fabrication technologies in order to realize the project.

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3月17日のDFLアニュアルイベントで発表致しました「DFLパビリオンプロジェクト」は、DFLのスポンサー企業である大林組とのコラボレーションによって現在進行中です。今後はこちらのブログでプロジェクト完成までの進行状況をご紹介させて頂く予定です。

「DFLパビリオンプロジェクト」はDFLとスポンサー企業様との共同研究の場としてスタートしたプロジェクトです。第1回目となります今年は、4月に4つのスキームの中から最終的に1つの案を選び、現在はデザインのスタディーを重ねながら、材料や施工方法の検討に入っています。本パビリオンでは、組み立て時の簡単な操作で2次元から自由曲面のテンセグリティー構造を形成できるデザインならびに工法を研究の中心に置いています。

DFLではライノセラス用のビジュアルプログラミングソフトウェアーであるグラスホッパーと、グラスホッパー内での物理シュミレーションを可能にするカンガルーを用いて、3次元モデリングならびに構造や施工シュミレーションを進めてきました。意匠や構造、施工プロセス等がインテグレートされた環境の中で、様々なパラメーターを操作することにより、デザインを決定していくプロセスを構築しています。今後はデジタルファブリケーション技術との連動を強め、実際のパビリオンの加工ならびに組み立てに発展して行きます。