: March. Ing. arch. Lenka Petráková
: Nové výrobné techniky a ich vplyv na architektonický dizajn v extrémnych podmienkach
: prof. Ing. arch. V. Šimkovič, PhD.
Architektonický a priemyselný dizajn sa od svojich počiatkov vyznačujú rastúcim
oddelením výrobných techník od ich prirodzených základov. V protiklade ku tradičným
spôsobom výroby, v ktorých sa materiál a forma podmieňovali navzájom, moderný dizajn sa
zbavil integrácie materiálových vlastností. Materiál sa tak stal druhotným pre tvorbu,
s výnimkou niekoľkých priekopníkov dizajnu.
Forma, ktorá plne nasleduje funkciu začala dominovať dizajnu po príchode
priemyselnej revolúcie, ktorá priniesla strojovú výrobu a masovú reprodukciu. Vytvorenie
formy bolo koncipované na priemyselnej automatizácií a funkčnosti. Hodnoty podporované
starými remeslami, založené na integrácií materiálnych vlastností boli opustené. Rýchle,
lacné, modulárne typy budov a ich časti sa stali synonymami vizionárskeho sna.
Nemateriálny prístup k dizajnu a automatizácia stavby boli posilnené pod vedením
počítačových technológií. Digitálna revolúcia priniesla ešte väčšie oslobodenie formy ale
rozšírila tiež priepasť medzi formou a materiálom. Vylepšená výpočtová technológia súčasne
motivovala aj zvýšenú komplexnosť architektonických modelov a neskôr podnietila
generovanie foriem na základe vonkajších vplyvov, ktoré ukotvuje architektonické návrhy
späť do ich prostredia..
Bio integrovaný dizajn je momentálne študovaný v mnohých výskumných
zariadeniach a na univerzitách po celom svete. K priekopníkom dizajnu podmieňovaného
materiálovými vlastnosťami patrí Neri Oxman, ktorá sa venuje v MIT Media Lab
(Massachusetts Institute of Technology Media lab) Materiálnej Ekológií, ako
novovzniknutému odvetviu dizajnu, ktoré študuje vzťahy medzi výrobkami, budovami,
systémami a ich prostredím. Oxman so svojimi študentami experimentuje v oblasti dizajnu,
vyvinutého ako aproximácie procesov prírodnej tvorby, ktoré dokazujú prínos a potenciál pre
budúcnosť dizajnu.
Ich tvorba je vedená dvoma postupmi, ktoré vyvinuli a patentovali:
1 – Material Based Design Computation (Výpočtový dizajn založený na materiálových
vlastnostiach) je vyvinutý a navrhnutý ako súbor výpočtových stratégií podporujúcich
integráciu formy, materiálu a štruktúry prostredníctvom začlenenia stratégií na zisťovanie
fyzických foriem s digitálnou analýzou a výrobou. V tomto prístupe materiál predchádza tvaru
a je to definovanie vlastností materiálu ako funkcie štruktúrnych a environmentálnych
vlastností, ktoré generujú formu.
2 – Variable Property Design (Dizajn premenlivých vlastností) , ktorý je vedený ako teoretický
a technický rámec, pomocou ktorého je možné modelovať, analyzovať a vyrábať objekty
s odstupňovaním vlastností, ktoré zodpovedajú viacerým neustále sa meniacim funkčným
obmedzeniam. Na jeho základe bol taktiež patentovaný Variable Property Rapid Prototyping.
Medzi potenciálne prínosy patrí dosiahnutie veľkého stupňa prispôsobenia materiálovej
rôznorodosti v porovnaní s konvenčnými procesmi.
METÓDA VÝSKUMU
Moja práca je preto zameraná na dve hlavné aspekty:
- Tlač 4D ako spôsob vytvárania foriem s predprogramovanou deformáciou tvaru. ktoré sú
inteligentné na vykonávanie série kontrolovaných tvarových deformácií v čase, keď sú
vystavené podnetom.
- Využitie biokompozity na báze vody v architektonickom dizajne. Tkaniny vyrobené
z chitínu môžu vytvárať štruktúry podobné pokožke, ktoré umožnia návrhy a výrobu, akoby
boli pestované; bez požadovanej montáže.
Výskum mojej práce je teoretický a skúma význam biologického tela
v architektonickom prostredí a tým prispieva k súčasnému vývoju bio integrovaného dizajnu
vo svete.
Hypotéza: Kompozity tvorené chitínom sa neustále vyvíjajú na základe svojho prostredia
v závislosti od vlhkosti a tepla. Vďaka reakcii objektu na zmenu materiálu na základe
vlastností materiálu a predprogramovanej zmeny správania vieme navrhovať objekty, ktoré
sa správajú ako biologické telo vytvorené v prírode.
Cieľ: Vytvorenie knižnice preddefinovaných tvarov s ich deformáciami, ktoré sú prospešné
pre architektonický dizajn v extrémnych podmienkach a podporujú prispôsobenie sa
externým podmienkam.
Tento výskum je kvantitatívny a unožuje objektívne meranie dát a ich analýzu
prostredníctvom matematických a geometrických modelov a simulácií. Experimenty počas
výskumu sú vedené v nasledujúcej hierarchii
- Identifikovanie a definovanie problému: degradácia vzťahu medzi materiálovými
vlastnosťami a tvarov v architektonickom dizajne.
- Formulovanie hypotézy a odvodenie jej dôsledkov: Integrácia 4d tlače
a materiálov odvodených na báze chitínu pomôžu pri vývoji tvarov
s predprogramovaným správaním, ktoré sa správajú viac ako biologické telo než
rigidná štruktúra.
- Zastavanie experimentálneho návrhu: Vytvorenie série tvarov a skúmanie ich
fyzické možnosti na predefinovanú odozvu v závislosti od materiálových vlastností.
Experimentálny návrh bude pozostávať z niekoľkých prípravných postupov
1 Výber vzorky tvarov
2 Výber správania pre jednotlivé tvary
3 Výber párovanie tvarov a ich vzťahov v skupinových väzbách
4 Identifikovanie tvarových zmien prospešných pre architektonický dizajn
5 Výber merateľných charakteristík
- Vykonanie experimentov: Virtuálne simulácie odoziev na predprogramované
správanie. Spracovanie údajov: Zastavanie záznamov a grafov v súvislosti
s jednotlivými sledovanými zmenami
- Vykonanie testu závažnosti: Pokiaľ možné vytvorenie fyzických modelov na
overenie simulácií.
Možné negatívum tohoto postupu je nadpriemerná možná generalizácia javov, ale na
druhej strane experimentálny postup prináša možnosť sledovať spektrum aspektov a ich
správanie a preto ho považujem za ideálny postup k danej téme a jej cieľom. Avšak
experimentálny postup sa v mojom prípade bude prelínať so simulačným výskumom.
Negatívum simulačného výskumu je neschopnosnosť presnej simulácie prostredia, ktoré
skresľuje výsledky meraní. Súčasne možná extenzívna cena vytvorenia simulačného
prostredia prináša prekážku pri exekúcii a nahradzovanie cenovo prístupnými materiálmi
a postupmi môže negatívne ovplyvniť objektivitu výstupov. Preto väčšinu mojich simulácii
chcem uskutočniť vo virtuálnom prostredí na základe matematických modelov. Avšak je
problém v tomto prípade sú limity softvéru a limitácia výkonu výpočtovej technológie.
Cieľom simulácií bude vytvorenie kópie reality, čo sa týka exteriérových podnetov
prostredia a materiálových vlastností skúmaných tvarov. Simulácie ponúkajú možnosť
dozvedieť sa viac o javoch, ktoré by boli ťažko skúmané v teréne. Na úspešnú simuláciu
avšak potrebujeme komplexný systém, ktorý dokáže pokryť všetky charakteristiky reality.
Súčasne by som rada implikovala východiská nájdené počas experimentálnych
pokusov do prípadovej štúdie, ktorá by skúmala tieto javy v kontexte reálneho života
a vysvetlenie súvislosti ako implikovanie nových výrobných techník a použitie materiálov na
vodnej bazéne môže ovplyvniť architektonické prostredie ako ho poznáme dnes.
