24
metody cyfrowej fabrykacji
abc specjalisty
warsztat architekta
robotyki, wcześniej znanej z procesów produkcyjnych w bran-
ży motoryzacyjnej, a w ostatnich latach rewolucjonizującej
warsztat fabrykacji w dziedzinie architektury ze względu na
możliwość użycia różnego rodzaju narzędzi w zależności od
metody obróbki materiału, co zostanie jeszcze poruszone
w dalszej części artykułu.
Niewątpliwie metody subtraktywne stanowią cyfrową kon-
tynuację tradycji rzemieślniczych, będących źródłem inspi-
racji. Wykorzystuje się ich doświadczenie, rozszerzając je
o zaawansowane narzędzia projektowe i automatyczny proces
produkcji. Liczba realizacji z zastosowaniem metod subtrak-
tywnych, zarówno w skali budynków, jak i w formie ekspery-
mentalnych pawilonów, wskazuje na ich niewątpliwy rozwój
oraz pozwala stwierdzić, że przez wiele dekad będzie stanowić
główne narzędzie cyfrowej fabrykacji w dziedzinie architektury.
Metody addytywne
Kolejną kategorią fabrykacji są metody addytywne, które
w prosty sposób można nazwać odwrotnym procesem do
metod subtraktywnych. Na skutek obniżenia cen urządzeń
i kosztów produkcji wykorzystujących pierwsze z nich nastąpił
wzrost ich popularności – mowa tutaj o druku trójwymiaro-
wym. Warto również wspomnieć, że intensywność pojawiania
się kolejnych „przełomowych” metod zastosowania druku 3D,
nie wynika ze względnie niedawnego wynalezienia tej techno-
logii, a z wygaśnięcia jej patentów w ostatnich latach; pierwsza
z technologii addytywnych powstała już w roku 1984, kiedy
opatentowano stereolitografię. Sam proces produkcji z wyko-
rzystaniem metod addytywnych polega na stopniowym, pre-
cyzyjnym nanoszeniu kolejnych warstw materiału. Urządzenia
stosowane w druku trójwymiarowym, zasadniczo nie różnią
się konstrukcją, sterowaniem czy procesem programowania
od frezowania wspomaganego numerycznie. Ruch odbywa
się poprzez uprzednio zaprogramowaną sekwencję ruchów
głowicy drukującej, w odpowiednich punktach nanoszącej
kolejne warstwy materiału. W kontekście fabrykacji elementów
architektonicznych można mówić o dwóch kwestiach, które
pozwalają wskazywać druk trójwymiarowy jako technologię
przyszłości w budownictwie. Pierwszą z nich jest możliwość
produkcji elementów o dowolnej geometrii, co w przypadku
praktyki architektonicznej oznacza pełną swobodę projektową,
wolną od zmian w projekcie ze względu na ograniczenia pro-
cesu produkcji. Druk trójwymiarowy, w przeciwieństwie do
metod subtraktywnych, nie generuje odpadów materiałowych,
Drugim bardzo popularnym sposobem tworzenia elementów
architektonicznych, opartym na metodzie subtraktywnej, jest
panelizacja. Poprzez odpowiednią teselację komputerowo
wymodelowanej powierzchni można ją odtworzyć z mniej-
szych elementów. Niewątpliwą zaletę cyfrowego wytwarzania
stanowi możliwość frezowania zarówno elementów powta-
rzalnych, jak i unikatowych, bez zwiększenia kosztów pracy
urządzenia, co w kontekście panelizacji pozwala na fabrykację
dowolnych form geometrycznych. Zaawansowane, krzy-
woliniowe powierzchnie, niezwykle popularne w ostatnich
latach z powodu upowszechnienia metod cyfrowej fabrykacji
oraz rozwój oprogramowania dla architektów, stanowią
jednak wyzwanie przestrzenne i organizacyjne w trakcie
procesu montażu ze względu na wiele podobnych elemen-
tów. Niezwykle istotną kwestią w przypadku panelizacji
krzywoliniowych powierzchni jest wybór odpowiedniego
kształtu paneli, mający wpływ na koszt fabrykacji oraz stopień
odwzorowania projektowanej geometrii. W przypadku ele-
mentów trójkątnych podział powierzchni jest bardzo prosty,
ponieważ panele są płaskie, co umożliwia ich wyfrezowanie
z arkuszy materiału, jednak przy zwiększaniu liczby kątów
paneli powierzchnia wymaga optymalizacji w celu uzyskania
wspólnej płaszczyzny. Przykładem architektonicznym, znako-
micie ilustrującym zarówno piękno, jak i wyzwania fabrykacji
stosunkowo prostej na pierwszy rzut oka formy, jest pawilon
Landesgartenschau Exhibition Hall w mieście Stuttgart. Obiekt
został zrealizowany w celu przedstawienia potencjału projek-
towania komputacyjnego oraz wykorzystania robotyki w dzie-
dzinie fabrykacji lekkich konstrukcji drewnianych, pod prze-
wodnictwem Achim Menges z Institute for Computational
Design (ICD). Pawilon został zbudowany w ciągu czterech
tygodni i składał się z 243 niepowtarzalnych, sześciokątnych
paneli, których wytworzenie wymagało zastosowania kom-
putacyjnych technik projektowych w celu optymalizacji formy
oraz przygotowania plików do fabrykacji. Warto również
wspomnieć, że pomimo atrakcyjności wizualnej zoptymalizo-
wany kształt pozwolił na odpowiednie rozłożenie sił i wyko-
rzystanie paneli o grubości poniżej 5 cm. Zrezygnowano
z użycia dodatkowych elementów łączących panele, które
zastąpiono precyzyjnym wycięciem ich krawędzi w kształt
umożliwiający zazębianie się sąsiednich modułów. Ze względu
na geometrię połączeń zdecydowano się na wykorzystanie
manipulującego wrzecionem ramienia o sześciu osiach swo-
body. Wspomniane rozwiązanie jest przykładem zastosowania
4.
Węzeł konstrukcyjny z wykorzys-
taniem technologii druku 3D, fot.
4
