電動汽車取代石化能源汽車，將會使我們的交通更具可持續性。但電動汽車需要充電樁、充電站、電池等基礎設施的支撐才能運行。如何建設更具可持續性的充電設施？全球各地充電站場所面積不同，形狀不同，所處地形不同，作為建築師，能否僅設計一次電動汽車充電及服務中心，就可以適應各種場景？能否將充電服務中心像樂高一樣進行積木拼接式設計，使其模組化？ 建築中的可持續設計比以往任何時候都更加重要。想要構建創造性解決方案的建築師、工程師和施工利益相關者必須在系統解決方案上有效協作並消除資訊和資料孤島。總部位於多倫多的建築工作室 PARTISANS 與建築交付專家 James Kotronis 及達梭系統合作，以虛擬方式構建了可持續電動汽車體驗中心的樣貌。 圖1 : 電動汽車體驗中心設計，由可回收材料製成，可促進可再生能源的獲取並適應環境。 擁抱再生能源，結構組裝再利用 這是一個由可回收材料製成充電亭和一站式活動場地，由可回收材料製成，可促進可再生能源的獲取並適應環境。為了建立電動汽車體驗中心，PARTISANS 需要一個單一的虛擬環境，使他們能夠輕鬆地與所有專案利益相關者協作，並對所有流程、元件及其跨不同學科的變體進行建模。他們還需要能夠支援產品化和元件標準化的工具，以貫徹其可持續發展原則—可再生能源、可回收材料、可重複使用的元件和回應式設計。 建築不僅僅是設計建築物的行為，它還是一種觀看、思考和製造的方式，它可擴展到甚至徹底改變我們對世界體驗的程度。為此，在 PARTISANS 工作室中，設計師們專注於研究基於交叉學科視角提出富有價值的見解，使客戶的願景與價值觀高度一致，以最大限度地提高建築的性能、形式和場所營造。 電動汽車體驗中心在其設計和使用方面為交通架構構想了一個靈活的未來。展館可兼作電動汽車充電站和一站式活動場地，它的形式及組成部分可以根據其位置和需求而變化。展館起伏的屋頂由自清潔玻璃替代品組成，根據這些參數可為每個中心生成獨特的輪廓，並實現快速組裝。 圖2 : 電動汽車體驗中心展館起伏的屋頂由自清潔玻璃替代品組成，根據其參數可為每個中心生成獨特的輪廓，並實現快速組裝。 PARTISANS 聯合創始人 Pooya Baktash 表示：「電動汽車體驗中心的構想源於我們對未來交通發展的思考（例如沿途加油站），我們迅速地考慮了預製和安裝的方式，並將其應用於各種不同的、大多數是偏遠的地點。」 Pooya繼續說道：「我們設計的電動汽車體驗中心並非一次性的項目。多年來，我們一直與達梭系統合作，瞭解建築如何擺脫定制、實現以專案為中心的系統。這個項目顛覆了傳統的建築方法。我們創建了一個具有可變參數的幾何結構，可以根據不同的位置輕鬆實現自動化。基於這種可變結構，我們突破了可持續木材和氟塑膜（Ethylene tetrafluoroethylene；ETFE）的限制，使一系列場景得以靈活呈現。」 從木材到EFTE屋頂，建築方案的結構採用可回收和可重複使用的材料製成。鋼材僅在絕對必要時才被使用。例如，EFTE的重量僅為玻璃的2%，具有自潔功能並能夠充分利用自然光線；它還有助於在市區外通過小型安裝團隊、機器和運輸工具輕鬆完成組裝。這個概念有一個外觀與建構相似的框架。 圖3:從木材到 EFTE 屋頂，建築方案的結構均由可回收和可重複使用的材料製成。 ETFE（乙烯四氟乙烯）是一種氟基塑膠，具有較高的熔化溫度和優良的耐化學性、電學和高能輻射性能。ETFE 是一種輕質材料，是玻璃的絕佳替代品。它是需要高光和紫外線傳輸應用，例如大跨度屋面、天窗、立面等的熱門選擇。 ETFE 薄膜可自清潔（由於其不粘表面）可回收，由於它很容易被鋒利的邊緣刺破，因此主要用於搭建建築的屋頂。作為屋頂薄膜，它可以拉伸，當尺寸發生變化（例如由熱膨脹引起的變化）時仍會保持繃緊狀態。一旦撕裂，可採用熱焊方式打補丁或由多張組裝成更大的面板來修復。基於平台，建築師們可以在建築物中以任意視圖進行查看，這樣才能保證可以很容易建造建築產品，非常快地完成預製和安裝。 實際上充電站往往並不靠近城市中心，大部分處於偏僻的道路和地方。因此其後勤始終是一個問題，而實際的電動汽車行駛體驗也的確如此。Partisan 的建築師們從第一天開始就扭轉了這種做法。他們一直在研究如何改變傳統的設計方式，積極參與從設計到施工的整個過程。 電動汽車體驗中心靈活的架構擺脫以項目為基礎、以項目為中心；Partisa在尋找一種更加以產品為中心的方法，當他們擁有這種可持續性方法時，就會創建一種向後倒推的新方法。這個想法就像嘗試使用回收和再利用材料，他們創建這種特別的幾何曲面形狀屋頂，試圖創建可以輕鬆實現自動化，由結構不同方面而決定的參數，同時也創造了一系列的場景。 圖4:電動汽車體驗中心創建特別的幾何曲面形狀屋頂，試圖由結構不同方面而決定的參數輕鬆實現自動化。 可擴展的設計系統 對於電動汽車體驗中心項目，Partisan 的設計師 Ivan Vasyliv強調，「我們建立的真的不是一個單一的模型，而是創建了一套可擴展的系統。所以在談論設計時，同時也正在研究製造過程，正在研究物流過程，正在研究安裝過程，並確保所有這些元件、這些幾何形狀、這些裝配關係都可以相互促進。」「我們必須強調可持續發展。在選擇材料時，要考慮可再生材料、可回收材料，也要考慮這種材料的製造、物流和營運品質。在我們選擇材料的整個生命週期中存在的多階段因素都需要加以考慮，包括施工環境的限制，比如能否方便地運抵難以到達的偏遠地區，你不可能真的有一台大起重機，或者有可能沒有合適的道路基礎設施來為龐大的安裝人員提供便利。」 「所有這些材料都需要被分解成小元件，並且能夠由一個小團隊進行調整，以使整個過程更有效率。當我們談論碳足跡時，我們談論的是成本和影響，這也是一種思路。在專案中需要考慮所有的材料特性，包括木材、ETFE，鋼鐵也是如此。我們真的需要優化每一種元件及所有材料的使用位置，以簡化整個過程，而不僅僅是單個專案。」「當我們談論像 3DEXPERIENCE 這樣的平台時，我們談論的是真正能夠處理和分解整個過程的平台，從設計到製造再到物流和裝配操作。當我們查看設計標準時，我們會在整個過程中獲得回饋迴圈，因此我們可以根據元件對下游的影響來優化元件。」 「如果我們從開展生產的行業中刪除大量的重複和返工，我們就可以提高生產力，並且可以提高整體效率。我們的目標是看我們是否可以開發一個從一開始就可擴展的設計系統或設計過程。它必須全面考慮製造過程、物流過程、裝配過程，當然還有程式設計品質帶來的限制因素。」「所有利益相關者都能夠看到整個過程中的回饋迴圈，以便優化組件。使用 3DEXPERIENCE 平台意味著我們可以及早以整體方式來評估問題。」 圖5:3DEXPERIENCE 工具能夠處理分解從設計到製造，到物流、組裝和營運的整個過程。 「電動汽車體驗中心專案能夠成功的關鍵是保證擴展設計在多個網站（甚至是遠端網站）都有效，這就需要在實際擴展時高效可靠。可持續設計在建築中的重要性眾所周知，但通常交付時困難重重。AEC（Architecture, Engineering & Construction）行業在實踐過程中難免會出現錯誤和低效率，電動車(EV)體驗中心不是一次而是多次採用可持續材料以可持續方式建造。這就需要參與產品化的所有利益相關者都在同一個平台中有效協作。」 「AEC 行業通常不得不接受相當高概率的計畫和預算失效。PARTISANS與達梭系統一起正在努力降低整個過程中的低效率。電動汽車體驗中心專案旨在優化整個系統，而不是單一專案，3DEXPERIENCE 工具能夠處理從設計到製造，到物流、組裝和營運的整個過程。」 PARTISANS 不希望只是建立電動汽車體驗中心的概念，他們更希望參與從設計到施工的整個過程。這就需要一個單一的虛擬環境來實現生成架構的框架，同時也需要在利益相關者之間實現簡單易用、連續和可追蹤的協作和溝通。在每個階段的早期都會注意到可能發生的問題，並且任何更改都會相應地修改上下游階段的相關部分。 與 Partisans 合作的專家James Kotronis 證實，一旦以數位方式擷取，3DEXPERIENCE 平台就會建立一個反饋回路，可以告知限制條件並幫助改進設計、構造和裝配技術。James 表示：「我們相信虛擬概念化。從模擬到測試和虛擬構建，再到這些元件的組裝和製造，以可操作和適應性強的方式捕捉概念非常重要。這就是數位連續性。在傳統的AEC 行業中，我們構思、設計、開發和建構，各個階段都可能出錯；而 3DEXPERIENCE 平台允許對概念進行更廣泛的測試。」 為了對所有流程、元件和變體進行建模，PARTISANS採用雲端3DEXPERIENCE平台，利用一系列工具來支援產品化、元件標準化和可靠性。其中包括Imagine and Shape曲面建模器，用於構思設計及其適應性形狀；以資料驅動的xGenerative Design的編碼，根據輸入生成新形狀、交互表面，並測試邏輯；使用3D設計器，支援從設計細節構建到製造的3D建模；最後，使用ENOVIA進行產品生命週期管理。使用達梭系統的3DEXPERIENCE平台、PARTISANS及其合作者已建構一個原型，它不僅徹底改變了電動汽車基礎設施，更改變了AEC行業使用的設計和施工方法。 圖6:電動汽車體驗中心是新一代可持續和強適應性交通建築的原型。 電動汽車體驗中心是一種新的建築方式的原型，它的未來在很大程度上取決於相關法規，以及可持續建築技術的利益。PARTISANS現在有了這種產品，政府和市政當局等合作夥伴可以利用它來擴展網路，推廣電動汽車和充電埠。 電動汽車體驗中心是新一代可持續和強適應性交通建築的原型，它展示了建築如何用於促進可持續交通，並為電動汽車用戶提供靈活而溫馨的空間。除了電力基礎設施外，電動汽車體驗中心還支持市中心以外的整體需求，如商店、維修中心、洗手間和過夜住宿。隨著它在未來十年內的迅速擴展，PARTISANS 會努力構建更便利的完整電動汽車網路。 關鍵字：3DEXPERIENCE、ETFE、電動汽車(EV)、達梭系統、PARTISANS、幾何曲面、3D建模、再生能源、生命週期管理 文章來源： CTIMES