台灣女建築家學會

曾韋翔 ᅵ 構造技術物的永恆:Spolia的當代演繹-關於部件化構築的建造創新與永續設計

作者 : 曾韋翔

日期 : 2021-03-01

刊載於《建築師雜誌》No.555 ,2021/3月號,「建築相對論」 專欄: 107-117頁  
原文連結:https://reurl.cc/EnAYKm



引言

台灣女建築家學會(WAT)自2018年起,於《建築師雜誌》開啟了「建築相對論」專欄,透過不同專業領域輪廓了建築的多元樣貌與討論。在2021年初春的這個篇章,本文欲透過兩位專注於人機互動及數位製造的實踐者訪談,除了輪廓當前看似另類,但指日可待的構築與建造操作之外,亦進一步初探,其透過人–機互動以及數位運算下的永續性樣貌。另一方面,應此趨勢,台灣部分建築院校相繼設立相關機構,作為知識與技術的傳授操作場域,並企圖深化於營建運用及永續思維上的可能性發展,作為探索材料及人機互動之反饋機制下,營建技術與設計實作協同並進的前哨與實驗場域。因此,透過此次訪談,除了一探參數運作及機械手臂下的建造新境界之外,更著墨於這樣的「非線性的交互場域」,如何作為「既為設計亦為工構」的實踐中介,並有別於設計到施工的單一向線常態,探討材料-參數輔助(機)-操作者(人)…等,多方協同下,所構成的另類建造樣貌。
承如上述,本文將分為三部分,前部由筆者藉文藝復興時期所興盛的構築技術:Spolia,做為發想概念,以此建造與工藝技術融合為開端,開啟永續性及部件式構築的初探,再透過兩位專業者的實作經驗作為對照與當代體現,並透過相關梳理總結於後。希冀藉由不同觀點、媒材及訪談文字的交匯並置,輪廓材料構築、人機互動下的現階段樣態以及對於未來的可期性發酵。

“Spolia is in a dynamic state of becoming” — Dale Kinney (2006)

Spolia一詞源自於西元1500年左右的羅馬帝國時期,指涉在宗教性或公共性建築基地(site)中的建築元素「再利用」(reuse)工法(圖1),其構件源自掠奪他處或古蹟遺構中「堪用且耐久性」高的建築元素(components)、材料(materials)或者人造技術物(artifacts)。藉拉丁文字源的探索,「Spolia」一詞另有自他處、他人「剝離剝奪」(spoils/stripped)事物的軍事解讀,在當時的羅馬,已轉化為取自古蹟遺址或源自不同地方的建築元素(大理石磚塊、柱頭裝飾、柱體…等等)的再利用(reuse)技術。然而,這樣具侵奪性原意的詞彙,因應年代以及技術播散至歐洲海陸,已由純粹的「重複使用」(reuse)行為,隨著當下文化背景、技術工藝演進,轉化為對於「異質(外來)建築元素」介入於新建基地之下,透過組構的重新安排(rearrangement),以融合(incorporated)於整體建築構成( composition)的建造技術(Kinney D., 2006)。


Spolia的技術演繹:構築中的Reuse、Reset、Recontextualize 

根據Dale Kinney(2006)所撰的(註1)一文中,藉歐美學者的深入研究,探討不同時期及年代背景對於Spolia的不同定義與實踐,已由對於建築元素的「再使用」(reuse),進化為「重置」(reset),或者直接以「使用」(use)一詞來指涉這源自文藝復興時期兼具建造技術與政治宗教行動的字詞。然而,前述「reuse、reset、use」的Spolia實踐詮釋,應可作為一構築技術的演進過程,即根據相關研究,Spolia一詞,已由初步純粹的構築元素「再使用」(reuse),進化至對於源自他處的建造(或工藝、裝飾)物件,謹慎的檢視其質地、美學及形式…等,本質上可再利用的實務操作,文化性的「安排重置」(appropriation)為新的組構內涵(recontextualize),已有別於材料或建築元素不加思索的重複使用,採以對等的方式在整體構築上,講究其協合整體與組構安排。以下,藉兩段摘錄自的文字梳理,作為「永續性構築思維」的初探,亦作為後續訪談的基調:

“reset rather than reuse” 

以構築的思維詮釋Spolia,除了反應羅馬當下時代背景,建造現場中「人力技術」及「材料資源」的短缺限制之外,也因Spolia逐漸成為當時建造工程的「常態」,影響了當時羅馬建造技術中,建築「單元化」的製造,並採用耐候且堅固的材料,以節約後續再利用時,其他建築基地在構件鑄造及原料搜羅的時間物力成本,亦考量遷移運輸、拆解裝組的工構過程。在此演繹下,Spolia除了具備當時宗教與文化的象徵之外,本文欲藉前述探討其構築的另類當代性:以「部件化構築元素」下的深層永續意義,探討當單一建築生命週期結束之後,部件性構築元素進入下一段建築週期的再利用思維;亦探究建築中「永久性」一詞的再定義,即將「建築生命週期」(Life cycle)視為一長時間軸的「臨時性」。因此,在Spolia技術下所衍生的永續性建造思維,則使構築部件(建築元素)及其材料採用轉化為「長週期臨時性」的「存放」與「調適」於當下建造組構之中(註2),並思考建築在生命週期結束後的「完全拆除」,轉向「部件化的拆卸再利用」、「構件與材料它地移轉」與轉移它地的「外部構件置入」、「調適性重構」的構築技術創新。

“recontextualized artifact” 

到了中世紀,Spolia的工藝與建築技術應用意圖,已經遠遠超越純粹的採用,並進一步「預視」(preview)其元素在未來被採用的實務性。在Dale Kinney後續的研究中,更指出無論是在工藝品或是建築中的Spolia實踐,其外來物件及新物件之間的區分已被模糊化,而是專注在彼此異質且來源不同的元素,以對等的態度珍視其「本質」,作為物件間的「協調重組」與「調適」(adaption)的交互參照,使之得以恰當的安置顯現其整體構成質地(context),並透過Spolia的技術概念在建築以及工藝上的實踐,賦予「物件」(components)(註3)變動性與超越性。藉文章開頭的引言:”Spolia is in a dynamic state of becoming”,以及前述對於構築元素的採用與操作,或可歸納以下兩點:(1)在構築設計當下,即考量該物件於構築中「階段性任務」結束後,進入新的階段時,「再利用」(reuse)的永續機制與設計;(2)當構築部件進入下一段建築週期中,透過設計操作以及本質性的發揮融於整體構成(recontextualize),得以「混種」之姿超越原有組構。在此概念上,援引Dale Kinney摘錄自Philippe Buc於(註4)一文中,對於Spolia的深層指涉:
「物件在轉化的當下,即形塑了一潛越過往的超越狀態」(“object-conversion [as when an ancient Roman object is given to a church treasury] establishes a relationship of superiority “of the object’s present status over its past”)


部件與材料在建築複合體中的第N循環

承接上述Spolia的概念性轉化,本文欲進一步輪廓構築中創新想像與思維,亦提出一對於建造(construction)的另類永續實踐,有別單一單向性的建造到拆除的「封閉系統」,思考建築物做為以「部件化組構」為導向的(長時間軸)臨時複合體,並保留(預設)在拆解(卸)後,構件進入另一階段組構與設計變化的彈性。建立在此開放系統下的構築行為,部件及其細部式樣應具備彈性調適的容許度,亦即考量「拆解之後」的材料、建築元素與構件,能在互為異質、異地的建造場域中,具備其重組後的超越性,以長時間軸「暫行」(provisional)的構築型態,影響前端設計過程中的對於材料應用、工構接合行為…等的永續考量。承上,為後段專業者訪談,先行梳理以下架構:

構築的部件化與調適性構成

Spolia在對於構築元素上的使用,除了因應不同時間或歷史地域背景的重複利用之外,在工構上,考量建築元素後續異地運送與技術按裝重置,將「材料」(material)物質性轉化為部件,並進一步透過整體構築的重組構成(reset、recontextualized),似可揭示部件化在工構過程中,因應不同環境內涵上,對於構件的材料、尺寸以及運輸與按裝技術…等等,應有其對往後異地拆組…等的「調適性」(adaptive)工構探討。以「infla_crete充氣式模板」為例(註5) (圖例3、4,技術演示可掃描QR code),此實驗性構築案例除了應用五金構件作為可拆卸及異地組裝的「部件化」初探外,更著重於柔性與輕量化之充氣式模板,其形態透過參數運算後運用TPU材質的低功率雷射縫製,將混凝土澆置演繹出多重變異的單元組構與去同質化的可能性。

  1. 「臨時性」的再定義:永續意涵下的循環質地
根據Spolia概念中對於reuse、rest、recontextualize的三種演進式概念,透過整體性的重組與拆卸再構成,展現其變動性,又因物件隨時間地域移轉的狀態,或能轉譯為「臨時暫行」的構築行為,並轉化當前建築「單一建築生命週期」的設計導向,將永續思維介入,顯現當代構築對於「材料與構件循環」的可能性初探。如同Spolia對於建築部件的再使用,將建築物視為(長時間軸)臨時組構的「多重部件複合體」,而非單一週期、同質化的構成。

2.「組構」與「再構成」中的「材料踰矩」與「超越」
建立在部件化的構築思維上,當代構築的另類思考或可望向材料特性「極致發揮」與構築部件的研發,建築作為組構式的複合體,或能在材料「適性而為,適材而用」之下,除了讓組構呈現不斷變動以及持續超越的構成樣貌之外,亦或就材料的採用呈現其淋漓盡致的發揮,促進構築中的「多重與繁複」流變,以再定義同質化下的建築元素及建築類型的既定思維,以〈Tube in construction〉(註6)一案為例(圖5~7), 利用金屬桿件「重構」典範上的「建築元素」,即在發展過程中,透過金屬桿件在尺寸與材料質地上的理性與感性整合,採以金屬彎折組件「拆分」傳統建築元素。在此案例中,除了形態上的模糊性之外,在材料運用上,亦是順應亦是超越地極盡材料之可能性。
因此,在接下來的內容,本文欲透過盛郁庭老師於ROSO COOP及曾令理老師於<森光霧果>…等,一材料構築與裝置實踐,探討數位製造及機械手臂於建造生產中,材料的適性潛越操作與其衍生的部件化構築探討。值得關注與持續追蹤的是,在此概念下的構築場域中,材料透過參數回饋、硬體操作以及人力…等,物質性協作下,發揮其性能之極大值,連帶影響組構所呈現的樣貌以及未來營建運用的可期性,並回應本文開端對於Spolia構築技術的當代演繹。


訪談主題一:人機協作下的材料踰矩性與工構演繹

受訪者/盛郁庭,逢甲大學建築學院專任助理教授,ROSO COOP數位製造合作社主持人

相較於機械手臂於建造生產端的應用,在工業生產中的流水線早已經運用得相當成熟。然而,隨著專業背景而異,機械手臂介入營建工程中的目標,並非是建造生產中的標準同質化,而是透過機械及軟體的應用,不僅在營造工程的精緻度與效率上的進化,更促發對於材料探索以及構築的多樣性生產應用。在此工構環境下,所擾動的不僅是傳統建築實務操作中,對於設計端與製造生產端的二元之分,反而以中介之姿,構成了人—機械—材料…等,多元協同的互動場域,並透過機械手臂及軟體應用的反饋機制,使得在「材料開發」到「構築樣態」的建構過程,充斥著多樣「可能性」以及「變動性」,並結合科技工藝的以達新益求新的嶄現。因此,在盛郁庭老師的訪談內容中,主要會有三個方向的討論:
一、動態變動過程:在此,動態所指涉的並非形式上的動態,而是關於工構過程中,因機械手臂以及參數式概念軟體應用下所具備的反饋機制,提供操作者得以在場(on site)-離場(off site)的來回調適性操作,以及材料演進下的多樣性生產,並演示了人–機–材料之間的協商作用過程,呈現一開放系統。
二、材料本質的發揮與超越:就材料而言,適「材」而用早已是構造行為的基本法則。然而,透過機械手臂中的參數回饋機制,或能發揮材料特性的極致化,甚至是「踰矩」的容許。
三、部件化思維:在ROSO COOP的操作中,亦延續Spolia幾個演繹,其一,當構築型態導向部件化發展時,除了組裝拆卸可能作為此類構築型態的主要按裝方式外,另值得討論且於後續訪談內容中亦提及的「單元多樣化」,而非尺寸標準化的工業生產流程,透過機械手臂控制模板的角度以及高可塑性材料的採用,使得這樣的建造生產得以「客製量化」,而非「標準量化」,甚至對應環境條件與氣候因子,或能得到「因地制宜」的構築型態…等,相關思考。
前述部件化導向的構築生產,或能呼應Spolia在後續由reuse的純粹再利用角度,轉向一在意整體涵構的組構(recontextualize)過程,也進一步指涉Design for Deconstruction (DfD)的概念或者bureau SLA & Overtreders W於荷蘭的People's Pavilion, 以橡皮捆綁搭接木構的方式,達到較為物理性且非破壞性的構築型態,其著重於構築元件的生成以及材料位於建築生命週期的循環再利用。前述概念或能藉參數運用初探其永續性構築型態,相關文字亦於結論的部分持續探究。

問1:關於操作中的材料選擇,有別於目前部分工業製程下的建築材料(例如:角材、角鋼)或其他現成品,似已有固定目的且具操作的限制。但在ROSO COOP歷次的操作實驗過程中,可觀察到所採用的材料幾乎都是較為原型的(例如陶土、玻璃原料、塑膠原料…等),請問傾向採用「原型材料」的動機為何?

盛:
會有兩種材料基底是我們希望透過機械手臂來找尋它們的可能性:第一種是「軟性且具相變的材料」,例如,2020暑期工作營操作的「塑料」,從原始的液態到固態的結晶,用動態的方式,由軟性瞬間凝結出來,並將環境資訊溶解在材料的表現上,並經過反覆的測試,才有辦法看到它的可能性,也因為它具有相變的難以捉摸與掌握的特性,促使我們運用機械手臂的精準穩定特性來反向呈現材料的動態變異,再透過不同的方式來測試他的多樣性,來形塑一具體的策略方向後,強化利於發揮這個材料的可能性。那第二種即是「相對質地較硬且常見於過去構築所使用的材料」,例如前次工作營測試的木料(圖8),在機械手臂尚未介入之前,其實在實務中,幾乎都有一套既定的實作與操作方式。但通過機械手臂介入後,我們企圖將其他被隱藏的性質挖掘出來,甚至數據化,例如可變形的容許數值、最大荷重…等資訊,都會是透過機械手臂能夠紀錄與累積下來的,藉此再進一步透過這些數據,讓木料的性質發揮到極致。

問2:站在人機互動的概念上,有別於既定認知的「機械操作」,在操作過程中似有一種以「人」為主或者參數導向的主體性操作。然而,透過觀察,在ROSO COOP的機械手臂操作場域中,似乎可見一種動態性,存在於「人-機械手臂」,或「人-機械手臂-材料-參數」…等,不斷變動的過程,這過程也將不同的角色拉至一同等位階上,相互協理,彼此產生一不可或缺性的網絡關係,您作為這類構築型態的操作者,您的看法是?

盛:
這些數位製造的作品,不是因為我們擁有數位工具才去做它,而是這些作品沒有數位工具是做不出來的。這其中牽涉的觀點從材料的本質到整個過程的操作,以及工具在製造協作之間的對等性,已經超越以往以人為主體的階級性工業製造,機械可能作為純粹生產的工具,但當機械手臂介入建築生產流程時,不只是精準度,包含資訊的回饋以及接受反饋的操作者,勾勒出來回修正與調整機制的人機關係,作為正式生產前的調修機制,並交織為「溝通」的構築場域,而非單線性的生產帶。
相較於已經成熟的建築工法,我們算是仍走在很前期的狀態,這是必須承認的。但就算是很成熟的工法,他在過去可能也經歷了一段實驗的迴圈。我們目前在找的反而是找到很多種的可能性,並試圖經過好幾代的修正與演變之後,發展成為一生產線以及新的系統化,等到技術更為成熟時,透過更多的設計者(或建造者)再打開更多不同的可能性。
而關於對等的角色關係,可能反而著眼在Computational Design 電腦運算設計(參數及軟體的應用)部分的討論能更全面,其實在傳統CAD-CAM(電腦輔助設計 Computer Aided Design, 電腦輔助製造Computer Aided Manufacturing)的部分,跟以往我們人手繪畫與型塑造型的方式其實沒有差距多少,但到了參數與演算法設計的時代,其運算所造成的複雜度,已經超越我們人可以處理的關聯性與迭代關係的範圍。透過程式運算設計可以產生相較過去,所不可預期,並且超越直覺想像的邊界,這可能比較符合一種過程性的展現,而非結果論的最終形式(resultant form)生成,也不再像過去造型形塑階段時,設計者對於其設計物,強烈掌握的狀態。而現今參數與演算法設計下,重新看待電腦運算工具與設計者之間的關係來說,人與電腦的角色比較像是一種partner的存在,透過電腦運算帶給我們過去看不到的聯結關係與新的可能性,而人僅是控制與闡述著中間的規則與關係該如何連接,接著欣賞電腦帶給我們的結果,如果覺得符合著所希望的面貌,就選擇了他,或是就結果的呈現覺得好像不是這麼地適合,便開始重新修改前面設定的規則與關係,期待下次更符合的出現。從這樣的過程中我們發現運算的角色,似乎已經不再是電腦〝輔助〞設計這樣狀態,而像是伴侶的存在與遇見。更進一步的,AI設計的出現,我們認為這樣的角色關係甚至會更加演化。
問3:承2.,若先撇開人/機械手臂層級位階的關係。機械或數位介入建造過程中,關於在場設計(on site design)以及非預期的事情發生,比如因為材料在運作的過程,因為材料特性所發生的不可預期性,以及機械行為的非預測狀態,因此人需要介入調整,彼此達成彼此間的不可或缺性(協同關係)。人的存在是時時刻刻的接受機器或軟體的反饋…因此,我好奇的是,類似人-機-材料的協同操作,需要大量的測試,其目標為何?

盛:
至少兩個基準點:(1)結構合理性,也就是從被使用的材料,衍伸相對應的結構性在哪? 以及相對衍伸的形式。(2)構築美學及工匠藝術(digital craft),過程的可預期,再加上不可預期的靈光乍現,使作品昇華到另一個境界,否則就如虛擬世界模擬(simulation)是差不多的。所以預期的部分可以透過電腦有個大概的結構以及表現性的推測,當然操作的人也需要有構築經驗以及電腦參數運算(programming)訓練,並透過實際操作得到新的發現。
問4:承如您所敘述的,材料有些可被預期的效果,但也有可能因為既有的操作模式而有所應用上的限制。但當參數化以及機械手臂介入後,這些新的可能性藉此被發掘,例如今年暑期ROSO COOP所舉辦的,可否能就這個工作營,說明一下關於由材料實際狀況以及透過機械手臂介入後,在預期與不可預期之間的差異性及可能性探索。

盛:
此次Dynamic Molding Workshop(註7)嘗試了一種非基於笛卡兒座標系的數位製造系統並嘗試提出新型成形方法之可能(圖9)。試圖利用機械手臂控制並搭配物理引擎擬合動態模具之型態。在傳統曲面模板難以快速精準成形,且需隨著幾何系統複雜程度而消耗大量製造成本,因而限制設計上的可能性。此外,透過TACO機器人控制軟體的新功能開發,能即時地與外部裝置溝通。再藉由Hololens 與紅外線測距重新定位與校正曲面,打造真實與虛擬模型之耦合,形成digital twin model,並進一步模擬單元之組成、製造和機械手臂與曲面之運動模擬。我們以一週為限的時間內,ROSO COOP從開發新的曲面列印工法、混合實景的即時交互、um級機器人高精度掃描、最終型態發展與設計、單元製造、編織組裝,呈現一個高2.5米,懸挑1.5米的實驗性pavilion(摘錄自ROSOCOOP官方文稿,相關工作營操作歡迎掃描QR code觀覽影片)
問5:其實塑料(PRTG)這案子是蠻有潛能的,原因是一般我們所認知的塑料應用可能不會是建築材料中作為主要構件的成分,或僅作為階段性的協助及部分不影響外觀結構上的工具性物件,甚至是發生於日常生活中的物件用品上。但ROSO COOP開始嘗試賦予其結構性,讓塑料從既定的材料應用上跳脫,無論在尺度上甚至結構上的探索。

盛:
塑料具彈性、拉性,但不具抗壓,所以我們在想怎樣的整合形式,可以讓他具備這樣的抗壓能力。但另外還有一個重點是曲面模板,一般傳統開曲面模,一定要一個真實1對1的模板(比如說一個立面被截取50個不同曲率之曲度,因此可能在製造端先要生產出50個模板來對應生產)。但透過新的system,透過機械手臂扭轉,我們初步討論的是透過參數調整的(programming)的方式去改變模板的角度,即可客製化其模板,但不用一直開新的模,而後續再利用塑料的可塑性依著模具的角度調適(adaptive)達到客製化生產的目的。(圖10,photo credit:姚樹全)
另外,透過虛擬端-真實端的交互反饋結合,所以在模板上的設定機械手臂的定位點,透過紅外線的掃描,重新定位,也就是透過上述的反饋機制,讓真實與虛擬交叉混合在一起。例如我們在決定是要用塑膠板、鋼板、鐵板還是木板作為模板的時候,可能因材料的不同就會出現機械上臂扭轉後所產生曲率上的差異,因此需要這樣的反饋機制讓虛擬和真實的部分同步擬真。但這個反饋機制是在實驗端的過程,因此到一個成熟的狀態的時候,接近到後端,需要面對生產的時候,反而就會被逐漸收斂掉。
問6:拉回一般建築所謂的尺度上,比如說這次工作營操作的塑料,或許透過這個材料以及您們的生產系統上,可以讓這樣的材料能夠容忍延展到2~3米,或者懸挑出去1米左右…等,這樣的材料特性展現。但關於尺度的部分,想請教關於其後續的發展未來性?譬如,您剛說道若這樣的系統進到工業生產模式時,反饋系統由校正到退場,並且開始運作有量有質的生產模式。需要被校正到一個近似完美的狀態?

盛:
應該會是說「流暢的系統」,因為透過參數式下的最終形式(final form)是千變萬化的,因此是產生一組能夠運作這樣多樣性的系統。然後所有可控範圍的變量。設計者也是可以接受的。
問7:透過實際的操作經驗以及您所了解的機械手臂操作下的案例,是否能初步回應「真實性」以及未來發展的「可能性」?

盛:
科技到哪可能性到哪,建築業一直都是整個工業體系集大成,但相對應的其實也是在各產業中較晚有資訊化或智慧化投入之產業。但簡而來說,我看到的是可能性,過去的預製系統似乎普及不高,原因可能出在固定模矩下的固定生產模式,容易造成以相似的單元去組構出相似的效果,但設計本來就不是都一樣,也或許設計者大多秉持著避免建築的類別化或同質化,因此透過參數、人機製造,現在可以做到快速多樣客製化,因此在市場上,他同樣可以帶來工業化的效益,但又維持設計多樣性或著更為多樣的生產模式與表現,這裡應該就是可能性的出現。
回到尺度上,那正是我們一定要解決的。例如這次的模板測試,就會遇到實際上的真實性,比如光是拿甚麼材料當作模板就需要經過一番的測試,比如我們不用鋼板,其實很簡單很基本的原因就是鋼板沒有3米的長度或者運輸上有很大的問題,所以我們改採用鐵板。
因此,在建立工廠時就分為兩種,一種為ROSO COOP的設置以符合預製的(prefabrication) 建築構件的規劃呈現,另一,則是把機械手臂裝載在移動車(moving vehicle)上,進到真實的工地場域,但因為目前移動系統壁障之關係,會先從室內的案子開始實踐,期許就目前實際營建業所面臨缺工的問題,提出新的可能性方案。在未來的發展方向,主要分為:問題導向(problem solving)以及創意導向(new creative)的機械手臂應用,而前面所述內容比較偏向問題導向的運用差別,因此必須進入市場加以驗證,而非只是停留在學術上的操作。然而,若要在基地上操作移動車式機械手臂,就會面臨材料上的限制, 以及工法的變動與困難地浮現,比如在材料選擇上,剛性高的材料,以木料以及金屬會較適合,而混凝土在這樣的操作下就顯得相對的困難。
問8:這樣的感覺,似乎顛覆了常態模板建造方式,反而以單元組構的建造型態,所以目前用的是單元或建築物件(components)的生產,這樣的狀況可以討論生產線的問題,A地生產、B地組裝。而且異地同步進行生產/建造。時間/運輸成本的降低?

盛:
應該是擷取既有工構系統所呈現的材料特色、工法概念與結構整合…等等的智慧,從而在這樣的概念下, 思考在新工具的輔助下如何創建新穎的建造系統可能出現。因此,就現在的發展,發生新的營造運作系統,新的系統就會回到材料本質、結構力,並利用機械手臂去開創新的可能。


訪談主題二:裝飾性構築與混種建築

受訪者/曾令理,交通大學建築研究所專任助理教授

導言:關於裝飾性的當代演繹

延續文章開端引用的Spolia構築技術概念,除了在盛郁庭老師的訪談中,衍伸出部件化構築的可能性之外,並著重於機械手臂介入工構過程中,透過反饋機制所迸發的材料無限想像以及人機互動導向營建系統上的可能性實踐。而在第二段與曾令理老師的對談裡,更延續了關於「材料」的探索,相較於前者機械手臂與人類的多重性協作構成,令理老師提出一關於「混種」的定義,藉由裝置藝術與建築之間的模糊性,得以詮釋其裝飾性的當代演繹,本文先以一段訪談內容做為開端:
……Thomas Heatherwick曾經說了一段話:”我深信,在發展構想並尋找實踐方式的時候,必須有對於材料的理解和實用經驗加以支撐。由人類製造並體驗的物件之中,建築物約莫是最龐大的代表,發現建築設計師對於製作時所運用的工藝技術竟然如此疏離,是一件讓人非常訝異的事情。“(註8)
在訪問之前,先藉曾令理老師於交大建研所的專題演講《The return of ornament and craftmanship-contemporary hybrid between installation art and architecture》,概要地剖析其創作理念與立論基礎,作為訪談的兩個主軸與方向:其一,以「裝飾性」一詞做為開端,論其在第二次工業革命的時代下,透過Adolf Loos的《Ornament and Crime》一書,描述當時社會背景視裝飾性為「非實質且贅餘」的形容,並象徵著階級與權貴,因此在那個提倡「去裝飾性」的時代背景下,促成了機械生產下的工業與標準化流程。然而,透過文化的變遷及科技的加成,當代對於裝飾性的詮釋,或可藉由《The Function of ornament》一書中的幾個案例,例如我們所熟知的一案,其立面「裝飾性」,即與外部環境中的物理條件產生連動,作為立面開闔的機制,藉此作為當代裝飾性中關於空間操作的演繹,由過去將建築物上的裝飾視為一種「累贅附加」,到當代建築物透過「具體功能性或構築性」的裝飾物件,展現其建築空間、活動…等等,交互作用為協同性整體(wholistic)。其二,透過Antoine Picon的作品與論述,進一步以前述「當代性裝飾」為基礎,點出「科技與工藝」融合之下,透過數位運算以及技術工具(例如:3D列印…等等)的輔助,除了展現對於材料幾何繁複與美學之外,並無因形式繁複而造成材料虛耗,反而透過數位運算及技術製造協同之下,在材料、構造、美學、效率…等等取得一平衡性且多樣的生產模式(圖11),並藉以下幾項「裝飾性的當代詮釋」觀點作為小結(摘錄自《當代建築關鍵議題》,掃描QR code後可觀覽演講 ):

裝飾可以有整體性的功能
  1. 裝飾是個人性與文化自由的展現
  2. 裝飾是對材料與科技探索與掌握
  3. 壓抑裝飾是對人類天性無效的抑制

進一步,回顧盛郁庭老師於ROSO COOP的實踐案例以及曾令理老師的創作,似乎可以轉譯裝飾性為當代構築中一種「材料真誠的展現」,透過裝飾性的再詮釋,已由贅餘的象徵進化為構築透過科技、材料特質發揮以及工藝匠作之下的交互作用的極致展現。而在當時所認為的無實質意義的裝飾物件,似乎透過曾令理老師對於當代裝飾性的轉譯,已化為構築上兼具美學與工程下權衡思量的建築部件,有趣的是,似乎又連結到羅馬時期Spolia中建築元素的物件導向,在文藝復興時期下的薰陶,Spolia對於建築元素的物質性不僅回應當時繁華豐盛的文化背景,亦融合構築上的力學及美學的需求,似有一線之連結。
綜觀曾令理老師的近期創作,呈現一種質地上的「輕」,特別是《森光霧果》以及《Between Waves 波之間》…等「輕質」的展現,不只是在視覺上的木構曲線上的美學表達,就工構技術上,似乎超越了工業化材料的既定樣態。在訪談的過程中,曾老師提到之所以會有這樣輕質輕量的呈現,可歸結於設計面,《森光霧果》是四大圓四小圓的重複性部件組構而成,這不僅考量到在人力組裝上,能夠透過單人或雙人組構的輕易簡便需求,也助益在運輸上的「輕」:因部件的重複性使得運輸過程中僅需將物件疊置以縮小體積,並僅需一台小發財車即可從工廠製作後運載至現場組裝的程序。除此之外,回歸到材料應用上的超越,並非逆向的受材料制約,而是顛覆既有該材料的既定使用模式,創造材料工構下的輕質以及柔性可塑性樣態。簡言之,這似乎反映在工序與工構過程中對於運輸以及後續人工組構的「輕量化」,也回應在成果的輕量質感上,可從「工構過程」反映在「型態」樣貌上的一體兩面性。(圖12)
此外,本文亦透過曾令理老師的創作,輪廓另一種「臨時性」的定義。在前面盛老師的訪談內容,描繪了一「部件化構築」的可能性,並援引Design for Deconstruction的概念,衍生建築生命週期的另類解讀,即透過建築元素的部件化,在建築生命週期結束的當下亦開啟了材料、單元「拆卸」與「移轉」至新的建築構成之中。而透過令理老師的實踐,在時間短促、非永久性質的構築需求下,其製作中的模具開發以及因應簡便組裝運載的單元化組合…等等,並參照使用者行為與空間內涵,輪廓了另一種「臨時性」構築技術應用(ex:非完全固著的構造系統),以有別於傳統或永久性設施所發展出來的構法與材料使用。其相關內容,援引以下訪談內容節錄:
…其實臨時性越來越重要,就像在協助Google Campus一案設計的時候,Google的工作團隊其實就覺得穩定的空間形式不太適用於他們,反而是變動彈性較高的空間比較符合需求
,這牽涉到研發工作在人數上或者模時上會隨著時間長短變動,而且每個team的大小變動的很快,有些team可能突然要做很大的實驗,有些team可能要包起來因為機密不能外露,所以根本上,就不太需要穩定的混凝土牆,因為他們Google Campus就是需要很多臨時性的物件,很多牆都是臨時性的,是真實的需求,他們對臨時性的真實需求反而是永恆性的,就是要不斷的變動…
所以我並不會覺得往臨時性研究是一個往後退或者放棄建築的作法,反而覺得它是在激起未來建築挑戰的一個觀點。
另外,透過<森光霧果>(圖13)這個案子,除了前述關於「輕質」的討論,藉由這類工構型態,因應短促、臨時快速,構件必須被拆解運輸,到現場再被組裝起來,筆者認為這也是另一種真實性的呈現,藉此問題,曾老師舉了以「工業設計導向的建築思維」的看法:
…其實這個部分非常吃工業設計導入建築的思維,因為Heatherwick studio很擅長模組化設計,幾乎都是大量製造,但在建築領域似乎都是限定創作,一即是永恆,這點真的很不一樣,其實他們工設背景的人從一開始就在考慮預算,幾個模組可以組成一個很大的東西,他們一開始就在為大量生產做預備的設計,這是在建築訓練裡不常被討論的事情。…回頭看 Heatherwick Studio他們有很多設計都是大量複製的,比如奧運的聖火盃、上海世博英國館,它其實都是一根一根的燈具做很不同的組合方式,因為這些東西都能拆解開來,它是大量複製的所以可以控制預算,也比較容易運輸,這部分我覺得在臨時性構造這方面其實是非常實用的,它在一開始就可以被設計在框架裡頭,首先它可不可以複製、一個人拿的動嗎? 比如說一個元件超過四十公斤工人是拿不動的,就需要有些機具來輔助它,像<森光霧果>或<波之間>都不需要天車或者起重機,以人的尺度就可以完成,因為它沒有一個構件超過四十公斤。

關於<森光霧果>以及「材料探索」的過程

問1:這幾年在學校投入實驗性構築的操作,很多的時候都會回過頭來觀看構築過程中的formwork system,可能需要很多輔助性的工具或模具,這些事情個人覺得在典範類型的建築教育下,甚至在部分建築實務的操作上,很容易把工構過程當作是一個標準化下的制式生產模式,或者僅在意最後完成的樣貌。但是在《森光霧果》(圖9)這個案子當中,可以感受到工構過程中的繁複性,這個繁複性是獨有的,而非只是一般認知下的垂直水平或者傳統的構築方式就可以塑型的狀況。您是否可以<森光霧果>這個案子,描述整個工構過程的前後,比較技術性的、實驗性的內容。

曾:
這個案子因為是雙曲面的球體,一開始找的木工師傅其實沒有很有信心可以做出來,以往一些類似的施作案例比較傾向2D,也就是曲率比較小也方便順著木頭的方法施作,那《森光霧果》這個案子算是比較任性的在3D裡面用畫的球型物件,一開始並沒有想的很清楚如何在施工面克服,因為木頭是有紋路、有方向性的,要怎麼樣做出球面分割的幾何,其實跟它的材料性本身就是有一點衝突的。也曾經想過要用「藤編」這個材料來做,藤是很軟很好塑形,它有機會做出曲面的surface,但是它的結構性較弱,所以最終還是要回到一個剛性跟曲率都可以吻合的材料上,…在模具上它其實基本上是對稱的,幾何上是一個正球分割,之前有想過比較便宜的模具方法可能是用鐵件一塊塊地去拼裝出模具形狀,後來是跟工班的幾次討論下發現了一個機會,就是將這個正球切成八分,四大圓四小圓,剛好小圓是可以放在大圓的裡面,其實那有點意外並不是一開始有算好,所以這個模具從頭到尾只要八分之一圓就可以完成,與其用各種拼接方法然後那些誤差未必可以吸收,那不如我們把模具放到八分之一圓這樣子,所以你才會看到它畫面裡有個長的小小的長得像愛斯基摩人洞穴的造型。底下的球比較簡單,就採用CNC放樣去做,我們就找了易可彎的板材,因為它是木料被碎化再處理過,質地比較軟,在曲度的實驗上是可行的也容易變形,所以我們就一層一層像是做膠合板一樣把它膠合出來。在前面放樣的部分、在數位工具上有比較多的必要性的輔助,當這個模具完成後其它其實都蠻典型的工法,一般的木工來都能幫忙做。其實這也蠻能反映真實的世界,想辦法得到一個模具、得到一個基本型之後,其他工人是可以用他們的技術就可以跟你來完成這種複雜的作品,這個部分也是受到Heatherwick Studio很多的影響。(圖14)
問2:關於材料的探索,您在Heatherwick Studio裡似乎透過許多方式來測試或者探索材料的應用可能。因此我好奇這類的材料摸索的過程。因為在實作構築的經驗當中我們可能會運用到不盡熟悉的材料,也或者某些材料因為工業製程的關係已經有一套既定的操作方法,但我覺得您在Heatherwick Studio裡似乎又啟發了一個新的材料的嘗試,例如《森光霧果》這個案子,其實曲木板在裝修工程蠻常使用的,但可能較多為單向曲面的應用,但經過設計師與匠師的手,這些材料似乎又超越既定被使用方法或者模式。

曾:
應該是說Thomas Heatherwick是工業設計出生,而工業設計出生的人對於材料的了解比起建築背景多很多,比如說他們很擅長油土塑形,而我們比較擅長幾何堆疊,我們很快速地用美工刀、尺、紙板一切都是工整的集合開始,但工業設計他們一開始訓練的時候是雕塑造型導向的,你會得到油土或者是一塊可以塑型的泡棉,,比如說用紙板可以很簡單的做出一個工整的cube,但當你拿到一塊油土的時候你就不會做一塊工整的東西,因為那種材料就不適合這樣操作,當你手上拿到的材料有很大的差異的時候就會養成很不同的作模式,因為那個時候剛進去Heatherwick studio,非常非常少是從box開始的,就如我們典型建築人對於幾何形比較拿手,可以把方盒跟板用到極致,可是他們工設、藝術出發的他們不會這樣子做,他們就一坨東西在捏,在創作期的起點就跟我們不一樣,那些東西還蠻有某種原創的,當然有時候也會有它的問題,有時候容易造價太高,常常會有做不出來的東西,但在概念發想上還蠻雙手操作的,因為那種東西比較不容易在電腦裡面建,但數位能力登峰造極的人可能可以,一般人透過雙手所創造出來的複雜度可能更高。
所以那個時候創作就受到很多材料上的挑戰吧,就像那個時候可能一個提案就用所有材料都做一遍,有時候會覺得有點多餘,但是那就是一個設計單位想要發展它的設計方法的一個脈絡,有時候用黏土、有時候用布、有時候用銅片,甚至有時候會倒過來用灌模的,就像現在有些建築系的同學開始用不同材料去表達他想做的事情,確實在當中會看到很多不一樣的呈現。

結論 

” Spolia is a still evolving analytic concept, which functions like a spotlight to make objects appear momentarily different.” — Dale Kinney (2006)

透過以上兩位專業實踐者的創作訪談與內容,似乎可嗅到一與Spolia概念演繹交互補綴的脈絡:以曾令理老師的「裝飾的當代性」為出發點,能夠理解這兩位的構築創作,皆呈現一對於「材料本質」最直接且淋漓盡致的發揮,材料的特性以及其所能展現的「逾矩性」,似乎透過數位工具以及機械手臂的協同,展現其力量與組構間的臨界美學。然而,除了在工藝上的展現之外,本文亦透過兩組對話,探究其構築與建造上的「未來性」,包括:(1)「臨時性」的永續思維:由短暫且封閉建築週期的起始-結束,演繹為一以結束作為下段開端的材料或構件循環過程,促發前期規劃對於材料採用、部件設計到空間構成的繁複變動內涵。(2) 「亦是設計,同為工構」:即在前端設計階段已正面地將工構過程「提前」融入設計操作之中,有別於目前典型實務操作上,似將設計及施工劃分為前/後之圖面繪製與工程製造順序。然而,在盛、曾兩位的創作實踐中,或能更清晰的展現材料、工法的試煉已實際在設計階段發酵,並將真槍實彈的材料、尺度與工構透過參數反饋與機械手臂,漸趨於真實環境中的「模擬」(simulation),並以中介之姿顛覆傳統單向線性操作。(3)藉Spolia之技術概念轉化,或可探討建築作為「部件複合體」的構成行為,以及對於「建築生命週期」的永續性轉化,有別於單一周期性的材料構築使用,以複數週期的材料循環、構件循環作為永續設計下的建造轉捩。 (4)對於部件化的構築亦反映在營建製造流程與運輸、拆卸組裝的效益上,除了反映於單元的「客製化模矩」之外,亦反映永續思維中Design for Deconstruction的「拆卸亦為設計先決之一」的構築創新。因此,在文章的最後一部份,利用三組關鍵字作為本文的梳理與回顧,也希冀透過這樣對話的方式,除了演示當前數位製造的創新思維之外,更積極輪廓其永續性構築的另類可能。

處於持續變動的過程

在本文中的兩段訪談,同時承載了兩個本質上的討論,一是關於構築(tectonic)一詞照映之下,所投射的「技術與工藝美學」的相輔相成,另一則是「材料」本質上的探索與發酵。除此之外,本文著重在工構中的動態過程演示,有別以往建築單線性的生產模式(或工業化流程),似乎透過機器手臂的操作已嶄露其潛越能動,迷人之處除了實驗室中的真實性操作之外,亦在空間場域中,企圖以對等無主從的平衡軸線上,調解多重性的反饋(人、材料、robot…等),使得其操作所呈現的是一種多方交互作用下的「動態性轉化過程」,而非單一成果性的型塑。

創新工構系統中的材料逾矩性

透過這次的訪談,似乎可以感受到在工構過程中,人、機械手臂、formwork system、後勤軟體、材料…等,彼此之間的「同位」關係,並以互動協同的姿態作為構築形塑的關鍵。以盛郁庭老師在ROSO COOP的操作為例,「反饋機制」扮演了很重要的橋梁,在於鏈接機械手臂-人-材料,三者之間,產生「網絡性」的資訊與操作的反覆接受-回饋,藉此得以達到構築中的「動態調適」(adaptive)機制,使材料特性得以「淋漓盡致」的展現出來並超越傳統上該材料的既定操作與認知,即是透過軟體端以及機械端的感測裝置,對於材料反饋,作為資訊積累以及設計操作者的反射性構築調節動作。

設計協作「者」-邁向人與非人之物質性交互參照

個體,無論在現代都市社會環境或者建築設計建造的思考流程中,常態性的被作為空間中的主體,意即在設計思考與建造流程當中,人類的行為模式與活動往往被視為主角,非人類物件則視為「輔助性」次等,物理環境條件再次之。然而,透過專業訪談內容以及Spolia概念援引中對於物件與運用技術的描繪,似乎可端睨其創新構築中的物質性「聯絡」,亦即透過人類與非人類物質性的交互協同之間,展現一持續性的動態演進及持續反饋過程。好比在對談中,並無特別強調人類設計者的完全主導性,而是以「協同者」一詞,強調與材料、機械手臂、構築工具、參數系統…等,協作為一「開放性」之構築體系。



註釋
1. Kinney, D. (2006) The Concept of Spolia, in A Companion to Medieval Art: Romanesque and Gothic in Northern Europe (ed C. Rudolph), Blackwell Publishing Ltd, Oxford, UK.
2. 筆者認為,週期一詞句有「階段性的完成」意義,但採用「臨時性」 一詞,可指涉「當下階段結束後,即做為下一階段的起始」的接續過 程。
3. 建築元素、構築部件、物件。
4. Philippe Buc, "Conversion of Objects," Viator 28 (1997): 99-143
5. 技術與圖像擁有者:林翰、蔡宗翰,目前皆就讀於陽明交通大學建築研究所數位組。
6. 技術與圖像擁有者:駱俊宇(陽明交通大學建築研究所數位組在學生)、吳謙(逢甲大學Roso Coop助理研究員)。
7. 2020年ROSO國際工作營-動態形塑工作營由姚樹全、紀又文、盧彥臣、宋非凡、林哲蔚老師們主要帶領此次教學。
8. Heatherwick, T. & Rowe, M. (2013) 從我到我們:海澤維克談海澤維克設計全紀錄,臺北市:臉譜,城邦出版(原著出版年:2012)

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