6-1 設計思維異同 6-2 設計創作檢討
6-2-1 矮桌 6-2-2 餐桌 6-2-3 燈
6-3 後續發展建議
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第六章 設計檢討與建議
6-1 設計思維異同
從本研究所整理的文獻資料與設計創作中,可以發現參數式設計的設計思維 與傳統建模方式有許多異同之處。在建築設計與產品設計等相關領域,一般的設 計流程可大致分為四個階段:初步的設計發想(Concept)、設計創作(Design)、
試作與製造(Prototyping & Modeling)到最後的實際產出(Production)。
傳統的設計方法往往是由設計者在設計創作階段以描繪出點、線、面,並透過撲 面、堆疊、擠出、拉伸等建構方式逐步創造出設計發想階段中所決定的概念,接 著製作草模以檢視設計,修改並確認後才會實際產出。
然而參數式設計不同於這種 step by step 的設計流程,它將每個階段緊密 的連結並串聯成一個整體的設計流程,運用電腦能即時處理大量的資料運算以及 屬性關聯,使整個設計流程變成一種動態的回饋機制,透過變動的設計參數輸入 直接轉譯為視覺化的形態輸出,於是設計者在運用參數式設計時,從設計發想、
實際創作到模擬彩現的調整與變更的呈現將會更為即時。
圖 6-1 一般設計流程(上)與參數式設計流程(下)的差異
85 幫助,然而研究者忽略了多數設計都存在的設計限制,知名建築師如 Zaha Hadid 或是伊東豐雄近年大膽突破的創新建築設計背後必然隱含了諸多限制條件藏在
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88 結構後,其餘細節設定則是藉由草模製作並和老師討論後利用 Solidworks 修正 而成,如桌腳的寬度、拆件方式、R 角處理等,此設計方法的好處在於對於後期 製作產出的掌握度較好,以直接對模型的控制來避免依靠參數化模型計算處理的 不定性,而最明顯的缺點即是當幾何模型需要修正時,必須進行兩段式的調整,
前半段在參數模型中的處理還可以依賴參數式設計中更動參數隨即產生對應修 正模型的便利,但修正後的 Grasshopper 模型一經烘焙(Bake)轉化為 Rhino 實體模型後即無法再由參數模型來調整,只能以傳統方式改動實體模型。
圖 6-4 Grasshopper 幾何模型(紅色),Rhino 幾何模型(黑色)
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面對此問題,研究者嘗試在建築領域尋找解答,在數位建築中經常以建構立 體肋架(Ribs)的方式來組裝概念模型(圖 6-6),然而建築模型的肋架相接大 多為九十度的鑲嵌結構,因此鮮少有相同的狀況,再者,此案例的發生原因在於 凹槽剛好處於彎折處使得凹槽產生變形,以目前使用雷射切割處理板材的情況,
雷射切割並無法以斜角切割物件,以立體肋架組立的模型中若遇到非直角的組合 結構,目前普遍採用的手法為再多建立一片橋接板,以橋接板連結兩塊鑲嵌角度 非垂直的板材(圖 6-7),但此方法僅適合用於草模的組立,並不適用於本創作,
除了組合式兒童玩具可能適用外,絕大多數的產品設計並無法接受這種方式。由 於卡榫凹槽同時位在彎折處的情況並不常見,在目前尚無有效且漂亮的處理此問 題時,研究者認為在建構需組裝的設計作品時應盡力避免類似的結構,或考慮選 擇以凹槽互相嵌合以外的組合方式來組裝。
圖 6-6 以立體肋架組織造形
圖 6-7 以橋接片接合非垂直鑲嵌的板材
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(2) 模型製作費時費工
最後定案的燈具結構表面有多達 31 個細胞空間,每個細胞又有好幾個面,
細胞面之間的配對編號、組裝、黏接,都非常耗費心力,面與面之前沒有特殊的 連接方式也沒有突出的黏貼面,於是在製作模型時花了許多時間。研究者在後續 尋找解決方式時,發現由台灣科技大學建築所張展嘉所著之碩士論文《參數設計 與數位製造之操作案例實證》中,提出了自動生成黏貼面的參數化模型建構方式
(圖 6-9),可供日後進行組裝式的模型實作時做為參考以提升製作效率。
圖 6-9 自動生成黏貼面的參數化模型
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6-3 後續發展建議
研究者依自身產品設計背景與本創作過程的參數化設計經驗將上節的創作 檢討整理並歸納出相關建議,在本節所論述的觀點主要是「以工業產品為設計目 標」時使用參數式建模手法所需注意的要點與建議,以一般的創作流程依序探討 初期參數化模型的設計應用,到處理模型特徵時建構平台的選擇,以及建模時傳 統與參數模型先後處理順序的安排,最後是幾何模型輸出成型的處理思考,以提 供給欲接觸參數式建模手法的產品設計者做為參考準則。
(1) 參數化模型的設計應用
參數式設計工具的模型建構自由度與加入運算法的設計方式與產品設計者普 遍接觸的建模軟體有很大的差異,但其強大而多元的功能並不全然適合用於產品 設計的領域,目前產品設計領域也很少有以參數式設計工具為主要作業平台的設 計師,初探參數式設計概念的學習者不免會想了解如何適切應用之。研究者以在 研究期間與數位建築領域的教授與學生討論的心得、相關文獻的閱讀與本設計創 作成果為參考,整理出目前參數式設計於產品設計領域最為合適的應用。
表 6-1 適用於產品設計領域的參數化設計應用類型
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95 是取決於設計的難易度,以嵌面(Patch)為例,在 Rhino 軟體中可由數條互相 連接的曲線將曲線之間的空間舖成面,目前於 Grasshopper 中並沒有此功能,
但進階的使用者可透過程式語言自行編寫出具有相同功能的運算器,考量並非所 有使用者都具備相同的能力,如設計中需要以此功能則可建議交由 Rhino 軟體 來完成。而 Grasshopper 不斷的改進,未來或許在處理這些較為困難的特徵有 更大的進步空間,不過若以現階段而言,以此分類原則來進行設計創作可幫助使 用者的設計過程更為順利。
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(3) 實體模型與 Grasshopper 模型的處理順序
上個段落所提出的跨平台建模作業,有助於設計者對造形處理的掌握度,但 兩個平台的幾何模型型態的不同卻會造成修改模型的困難,此問題點即是在設計 檢討章節中,於餐桌案例所提及的模型修改問題,尚處於 Grasshopper 幾何模 型的型態,都可以藉由參數的控制來進行即時調整,但由 Rhino 軟體所處理的 幾何特徵便無法再由 Grasshopper 控制。
研究者建議當設計創作需要由兩平台交互應用時,可嘗試將兩平台的特徵集 中處理,如將所有 grasshopper 的作業完成,過程中需要進行的細部特徵則全 部保留,最後於 Rhino 中進行處理。反之亦然,如果主要幾何模型為 Rhino 模 型,後續需要以 Grasshopper 輔助設計時,建議在進入 Grasshopper 前,將所 有可事先處理的細部特徵完成。若是設計創作無法如此歸類,非得交叉進行作業,
研究者建議在參數模型的編譯時,以分段式的結構進行設計,如圖 6-10 所示,
表 6-2 適合於不同設計平台的特徵分類
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在設計建立到一半若需要跳至 Rhino 去處理,則可將所需參數獨立出來,處理 完成後再將 Rhino 修改後的幾何圖形輸入至後半段(圖 6-11),以這種分段式 的參數模型建構手法能幫助使用者較有系統的管理幾何模型並讓參數模型不致 過於複雜。
(4) 模型輸出成型的處理思考
數位建築領域在使用參數式設計手法時,強調在設計過程中的任何造形處理 變化都能及時產出實體模型以檢視設計概念,但其多數的模型大都是以雷射切割 後的紙板,再以立體肋架組合的結構,或是直接以RP成型。但產品設計在處理 後端加工時,必須考量拆件、組裝、成本等要素,本研究創作中所遇到的問題主 要在於其結構有拆件上的困難,若是設計創作全程參數軟體建構,而幾何型態相 對單純,且結構中有大量相同的組件要素,使用參數模型進行拆件處理亦有很大 的幫助,然而若是如同本研究所提出的跨平台設計創作,則建議可依循設計師熟 悉的方式於慣用的設計軟體進行後續產出的作業。
圖 6-10 分段式的參數模型建立
圖 6-11 Grasshopper 模型的輸出與 Rhino 模型輸入
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