Digital Design & File-to-Factory

tekst_afbeeldingen_01.indd 1

21/03/2006 11:16:25

provinciale hogeschool limburg departement architectuur en beeldende kunst universitaire campus gebouw E 3590 diepenbeek academiejaar 2005-2006 seminarie bouwtechnisch concept digitaal ontwerpen & file-to-factory scriptie wout sorgeloos promotor maria leus

tekst_afbeeldingen_01.indd 2

21/03/2006 11:16:25

digitaal ontwerpen & file-to-factory [rc1]

tekst_afbeeldingen_01.indd 3

21/03/2006 11:16:25

tekst_afbeeldingen_01.indd 4

21/03/2006 11:16:25

INLEIDING 9 DEEL I: Evolutie van onze maatschappij en de plaats van organische architectuur hierin 17 DEEL II: Wat is file-to-factory?

33 1. Geschiedenis van een scheiding

36

2. Architect als digital master builder

38

3. Het digitaal continu端m

40

4. Uitdagingen

44

DEEL III: File

53

1. Digitaal mee-denken aan een digitaal model in een digitale ontwerpomgeving 56 2. Topologie van digitale ontwerpelementen

58

2.1. Non-euclidische geometrie

58

2.2. NURBS

61

2.3. Parameters

62

2.4. Dynamics en krachtvelden

65

2.5. Datascapes

72

2.6. Metamorfose

76

2.7. Genetica

81

2.8. Performatieve architectuur

82

3. Parametrisch ontwerpen als methode

87

4. Rapid prototyping en de integratie in het ontwerpproces

89

5. Metadata

93

6. Centrale dataopslag (24u/netwerk bureau)

95

7. Juridische aspecten

96

DEEL IV: To factory

101

1. Mass-customization

104

2. Digitale productie

105

2.1. 2D-fabricatie

106

2.1.1. Plasma-boogsnijden

109

2.1.2. Waterstraalsnijden

112

2.1.3. Lasersnijden

114

2.2. Subtractieve fabricatie

116

2.3. Additieve fabricatie

118

2.4. Formatieve fabricatie

119

tekst_afbeeldingen_01.indd 5

21/03/2006 11:16:25

3. CNC 4. Een nieuwe materialiteit

DEEL V: To building site

119 120

133

1. Assemblage

136

2. RFID

138

DEEL VI: Case studies HESSING COCKPIT

143 145

1. ONL [Oosterhuis_Lénárd], een korte introductie

155

2. Projectfiche

157

3. Projectomschrijving

157

4. Parametrisch concept

158

5. Uitwerking met behulp van scripting

159

6. Realisatie

162

7. Materiaalgebruik

163

8. Conclusie

163

MANNEKE PI° PROJECT 1: Cultuurcentrum Brussel PROJECT 2: Koenigsegg-showroom Antwerpen NAWOORD DANKWOORD BIJLAGEN BIBLIOGRAFIE BRONVERMELDING VAN DE FOTO’S

tekst_afbeeldingen_01.indd 6

167 173 179 187 193 197 205 209

21/03/2006 11:16:26

tekst_afbeeldingen_01.indd 7

21/03/2006 11:16:26

tekst_afbeeldingen_01.indd 8

21/03/2006 11:16:26

INLEIDING

tekst_afbeeldingen_01.indd 9

21/03/2006 11:16:26

tekst_afbeeldingen_01.indd 10

21/03/2006 11:16:26

“I live in a Google World but I work in a Pre-Google One.” […]

“I work in a Pre-Google World – but not for much longer.”

11

Welkom in het digitale tijdperk! Ik stel het misschien op een ietwat cynische wijze, maar uiteindelijk komt het hier allemaal op neer. We leven in het digitale tijdperk en zij die er nog niet aan gewend zijn beginnen hier maar beter aan. Meer dan ooit worden ons professionele en dagelijkse leven overheerst door de 0 en de 1. Een periode van slechts 30 jaar, is de tijd die technologie nodig gehad heeft om bijna alle aspecten van onze maatschappij te transformeren in digitaal gestuurde processen.

De nieuwe digitale ontwerpinstrumenten hebben zich in hoog tempo geïntegreerd in de bouwwereld, maar hun leeftijd en volwassenheid vervallen in het niets wanneer we ze naast de klassieke instrumenten plaatsen waarmee architecten en aannemers gedurende vele eeuwen gebouwen ontworpen, getekend en uitgevoerd hebben. Daar Begin en einde van het artikel “I live in a Google World but I work in a Pre-Google One”, AECbytes Viewpoint, nr. 16, 21 juli 2005 (geraadpleegd op 22 februari 2006 op http://www.aecbytes.com/ viewpoint/2005/issue_16.html)

tekst_afbeeldingen_01.indd 11

21/03/2006 11:16:26

komt nog eens bij dat ontwerpers tijd nodig hebben om het maximum uit deze nieuwe instrumenten te kunnen halen, zowel wat rendement als wat creativiteit betreft.

Lezen en denken over organische architectuur en hoe dit te ontwerpen en te construeren blijft voor velen een abstracte aangelegenheid. Het is zeer moeilijk afstand te nemen van de denkpatronen waarin we vastgeroest zitten, net zoals het moeilijk is je zaken voor te stellen die nog onbekend zijn.

Om jonge ontwerpers hierbij een handje te helpen en een overzicht te geven van het rijke gamma aan nieuwe mogelijkheden, lijkt het mij interessant om de situatie van vandaag te schetsen en dit af te wisselen met een, vaak persoonlijk getinte, blik op de toekomst.

Het experimentele stadium waarin de digitale technieken zich bevinden, wordt reeds in de titel gesuggereerd door deze te voorzien van het cryptische aanhangsel RC1.

De betekenis hiervan is meerledig.

RC, de afkorting van release candidate, neemt de voorlaatste plaats in in de reeks pre-alpha, alpha, beta, release candidate en gold/general availability release. Deze reeks bestaat uit begrippen die men in de wereld van de informatica gebruikt om aan te duiden in welk ontwikkelingsstadium een bepaald softwarepakket zich bevindt. Na 12

een of meerdere release candidates gelanceerd te hebben, is een pakket klaar om op de markt gebracht te worden. De ontwikkeling van het pakket in zijn ‘definitieve’ versie gaat echter door. Het resultaat daarvan zal later verschijnen in een tweede versie, gevolgd door een derde, enz. Door de titel van mijn scriptie van dergelijke aanduiding te voorzien, leg ik meteen de link naar het digitale karakter van de materie waarover ik schrijf. Bovendien geef ik hiermee het prille stadium aan waarin de technieken en processen die ik behandel, zich bevinden. Gezien het premature karakter van dit onderwerp voeg ik aan deze scriptie een uiterste houdbaarheidsdatum toe van 24 maart 2007.

Een ander aspect dat ontegensprekelijk verbonden is met de evolutie van deze maatschappij, is de manier van informatie vergaren. Daar waar we eeuwenlang onze toevlucht hebben moeten zoeken tot gedrukte media om ons te documenteren, genieten we nu van een meer dynamisch medium: het internet. Al vroeg in mijn zoektocht naar informatie bleek dat er over digitaal ontwerpen, maar vooral over file-to-factory, weinig gedrukte bronnen ter beschikking te zijn. Ik heb mijn toevlucht gezocht tot de manier van informatie vergaren die ik al enkele jaren intensief gebruik om mijzelf alles over computergrafiek en computers in het algemeen bij te brengen. Diverse fora en

tekst_afbeeldingen_01.indd 12

21/03/2006 11:16:26

nieuwsbrieven leveren mij informatie die up-to-date is tegen een snelheid die, wanneer we die vergelijken met de snelheid waarop gedrukte bronnen beschikbaar worden, nooit gezien is. Deze fora geven mij de mogelijkheid om rechtstreeks in contact te komen met professionelen. Zij helpen me graag mee te zoeken naar een antwoord op gerichte vragen. Met dit werkstuk wil ik in zekere mate bewijzen dat deze hedendaagse manier van werken uitgegroeid is tot een volwaardige werkwijze. Hoe meer mensen er in participeren, hoe uitgebreider, sneller en betrouwbaarder deze bronnen worden.

Het eerste deel van deze inleiding geeft al aan dat we in een periode terecht gekomen zijn die uitpuilt van de veranderingen. Onze levenswijze wijzigt en hiermee ook ons maatschappijbeeld. Deze concentratie in de tijd van veranderingen kan niet anders dan invloed hebben op ons denken over en beoefenen van architectuur. Een beknopte beschouwing hierover en een eerste kennismaking met een aantal pioniers vinden we terug in het eerste hoofdstuk.

Een algemene introductie van wat file-to-factory kan zijn en welke gevolgen de toepassing ervan heeft op het beroep van architect en de andere takken van de bouwwereld, komen aan bod in het tweede hoofdstuk. Echter, om de lezer toch al enige hoogte te geven van de inhoud van dit begrip, omschrijf ik het nu alvast kort

13

als een productieproces dat de mogelijkheid creëert om organische architectuur, die vaak bestaat uit een groot aantal verschillende constructieonderdelen, toch op een economisch haalbare wijze te realiseren.

Daarna wordt op een gestructureerde wijze dieper ingegaan op de aspecten van fileto-factory door dit begrip op te splitsen in ‘File’ en ‘To factory’ en deze dan ook elk apart te behandelen in een eigen hoofdstuk.

‘File’ beschrijft de basis van het hele proces, namelijk het allesomvattend 3D-model, maar ook een aantal randaspecten. Zo geef ik in een overzicht aan welke de belangrijkste softwarepakketten zijn die momenteel door professionelen gebruikt worden, zoom ik in op de voornaamste digitale ontwerpinstrumenten die deze pakketen ter beschikking stellen en bestudeer ik welke juridische gevolgen deze manier van werken met zich kan meebrengen.

Om zo ruim mogelijk te kunnen denken is het noodzakelijk dat een ontwerper op de hoogte is van welke productietechnieken hij allemaal ter beschikking heeft. De belangrijkste technieken komen, samen met een nieuwe generatie van materialen die hierbij gebruikt worden, aan bod in het hoofdstuk ‘To factory’.

tekst_afbeeldingen_01.indd 13

21/03/2006 11:16:26

Om het verhaal te vervolledigen leek het mij noodzakelijk om ook even in te gaan op de assemblage en de extra aandachtspunten die deze vaak complexere werkwijze op de werf met zich mee brengt. Dit gebeurt in een hoofdstuk dat toepasselijk ‘To building site’ getiteld werd.

Het theoretische verhaal aanvullen gebeurt onder andere met een casestudy over de Hessing Cockpit van ONL. Hierin behandel ik het concept en de werkwijze. Het is ook in dit project dat Kas Oosterhuis voor het eerst uitpakt met de term file-to-factory.

Architect Bart Lens (Lensass°) heeft mij de mogelijkheid gegeven om samen met hem Rapid Prototyping in de praktijk toe te passen. Afsluiten doe ik met een korte bespreking van een tweetal projecten die ik tijdens mijn studieperiode ontworpen heb.

14

tekst_afbeeldingen_01.indd 14

21/03/2006 11:16:26

tekst_afbeeldingen_01.indd 15

21/03/2006 11:16:26

tekst_afbeeldingen_01.indd 16

21/03/2006 11:16:26

DEEL I: Evolutie van onze maatschappij en de plaats van organische architectuur hierin

tekst_afbeeldingen_01.indd 17

17

21/03/2006 11:16:26

tekst_afbeeldingen_01.indd 18

21/03/2006 11:16:26

Vooraleer dit verder uit te diepen, lijkt het mij nuttig het kader te schetsen waarin

19

ik mijn onderwerp plaats. Mijn thesis is vrij technisch van aard. Hierdoor kunnen aangehaalde technieken vaak in een veel ruimere context gebruikt worden dan deze waarin ik ze zal behandelen. Ik kies bewust voor deze context – organische architectuur – omdat de door mij besproken, specifieke ontwerp- en constructietechnieken daarin voorlopig het best tot uiting komen. Sterker, ze vormen vaak de ruggengraat van deze architectuurstroming en een ver doorgedreven ontwikkeling ervan kan bepalend zijn voor haar welslagen, een verandering van ons architectuurbeeld.

Wanneer men mij, in de periode waarin ik aan deze thesis aan het schrijven was, vroeg waarover ik juist schreef, merkte ik dat het mij niet duidelijk was welke term ik best hanteerde om aan te geven om welk ‘soort’ architectuur het ging. Ik ben daarom op zoek gegaan naar welke termen allemaal uitdrukking kunnen geven aan deze stroming. Uiteindelijk heb ik beslist om de benaming ‘organische architectuur’ te gebruiken. Hiernaast vinden we ook nog aanleunende stromingen terug zoals blob, elektronisch modernisme, fluïde architectuur, virtuele architectuur,… Deze stromingen

tekst_afbeeldingen_01.indd 19

21/03/2006 11:16:26

omvatten alle kleine nuanceverschillen, maar de grenzen hiertussen zijn vaak erg vaag.

Het korte overzicht dat hierop volgt geeft enige duiding op dit gebied, maar is verre van volledig.

‘Blob’ staat letterlijk voor Binary Large Object. De aanwezigheid van het woord ‘binair’ laat al onmiddellijk uitschijnen dat het om digitale data gaat. Een blob kunnen we dan ook omschrijven als een voorwerp dat uit een grote hoeveelheid data bestaat.

In de wereld van de informatica slaat blob meestal terug op gegevens in de vorm van video, afbeeldingen of geluid, omdat deze gegevenstypes veel data bevatten in tegenstelling tot bijvoorbeeld een tekstbestand. Blobs die rechtstreeks bruikbaar zijn als architectuurvorm gaan worden beschreven door procedural surfaces . Eigen aan dergelijke oppervlakken, in het geval van blobs, is, dat wanneer ze zich binnen een bepaalde afstand van elkaar bevinden, ze met elkaar versmelten tot een nieuw oppervlak. De grote hoeveelheid polygonen en de daarmee gepaard gaande rekenkracht zijn twee factoren waardoor men deze toepassing ‘blob’ genoemd heeft.

De term wordt echter te pas en te onpas toegepast op alle futuristisch vormgegeven architectuur. Doordat blob vaak enkel en alleen uitdrukking geeft aan een uiterst sculpturale vormgeving, verafschuwen heel wat architecten deze term. Daar tegenover 20

staat wel dat Wes Jones de titel blobmeisters gebruikte om architecten te omschrijven die de potenties van software als expressief medium onderzoeken.

Toyo Ito hanteerde de term elektronisch modernisme en wilde hierdoor een onderscheid maken met het mechanisch modernisme. Met zijn eerste werk dat hij onder deze noemer bouwde, de Mediatheek in Sendai, zette hij een nieuwe standaard voor presentatie, gebruik makende van digitale media.

Fluïde architectuur beoogt een resultaat te zijn van vele processen en niet van een of andere op voorhand vastgelegde stijl of esthetiek. Ontwerpen worden gedistilleerd door een werkwijze die inzichten en voorstellen genereert, rekening houdend met de eisen van elk project. Hierbij betracht men gebouwen aan te leveren die niet alleen voldoen aan de noden van vandaag, maar die ook anticiperen op veranderingen in de toekomst. Daardoor gaat men ontwerpen bekijken als een continu, evolutionair proces Een weergave van een oppervlak als wiskundige vergelijking, eerder dan een expliciete voorstelling Medeoprichter van jones, partners: architecture (Los Angeles) X, Essay. (geraadpleegd op 13 24 januari 2006 op http://www.aac.bartlett.ucl.ac.uk/ve/andreas/ documents/Essay_application.html) X, “About fluid architecture”, Fluidoffice.com. (geraadpleegd op 14 maart 2006 op http://www. fluidoffice.com/tikiwiki/tiki-index.php?page=Architecture)

tekst_afbeeldingen_01.indd 20

21/03/2006 11:16:27

001 - Vorming van een blob

tekst_afbeeldingen_01.indd 21

21/03/2006 11:16:28

002 - Gay Residence

tekst_afbeeldingen_01.indd 22

21/03/2006 11:16:30

003 - Toyo Ito - Sendai Madiatheque

tekst_afbeeldingen_01.indd 23

21/03/2006 11:16:34

004 - Banyan

tekst_afbeeldingen_01.indd 24

21/03/2006 11:16:37

dat niet stopt bij de oplevering van een gebouw.

Virtuele architectuur werd drie jaar geleden door David Garcia uitvoerig beschreven in zijn scriptie ‘Virtuele architectuur’. Het betreft een weinig zichtbare architectuur waarin het grootste deel zich onttrekt aan het zicht van de gebruiker. De gebruikersinterface van de ontwikkelde toepassingen staat centraal.

Een sluitende definitie geven voor organische architectuur is moeilijk. Daarom geef ik vooraf een eigen interpretatie van dit begrip. Deze interpretatie steunt op kennis die ik opgedaan heb tijdens zoektocht naar informatie, maar gaat eveneens af op mijn eigen gevoel met deze materie. Het woordenboek omschrijft organisch als primair, niet werkend met kunstmatige stoffen. Architectuur gaat echter over meer. Het gaat over ruimtes, vormen, materialen, constructie,… vandaar dat organisch, wanneer het als bijvoeglijk naamwoord samen met architectuur gebruikt wordt, ruimer geïnterpreteerd moet worden. Bij organische architectuur gaat het om gebouwen, ruimtes en vormen die groeien en niet puur rationeel (kunstmatig) opgezet zijn. Het meest pure voorbeeld van deze vorm van architectuur vindt men terug in onze oerarchitectuur. Daar waar de mens structuren die door de natuur ontworpen werden, zoals grotten, bladerdekken,… ging gebruiken als beschutting, vindt men de eerste organische architectuur terug.

25

Later zal men zijn toevlucht zoeken tot rationeel bedachte bouwtechnieken en elementen. Rechte muren, rechte hoeken,… doen hun intrede in onze architectuur en zullen in de vele eeuwen die daarop volgen ons architectuurbeeld overheersen.

Vooral vanuit economisch standpunt bleek dit al snel een zeer interessante bouwwijze te zijn. Op deze manier creëren we echter al snel een leefomgeving die, vooral naar vormentaal, maar ook naar beleving toe, loodrecht staat op de natuurlijke leefomgeving van de mens, de natuur zelf.

We kunnen ons hierbij de vraag stellen hoe hard deze kunstmatige vormgeving bepalend is voor onze rationele ontwikkeling. Het is namelijk gekend dat mensen steeds weer beïnvloed worden door hun omgeving. Zowel visuele, auditieve als tactiele prikkels – die, zoals soms wordt aangenomen, zich bij de gemiddelde mens ten opzichte van elkaar verhouden als 60/30/10 – bepalen onze levenswijze en onze emoties, vaak zonder dat we ons hiervan bewust zijn.

De door ons gebouwde omgeving speelt hierin dan ook een zeer belangrijke rol omdat wij hiermee voortdurend in contact staan. Daar waar kubusachtige ruimtes rationeel aandoen, zullen organische vormen en ruimtes vriendelijker en harmonischer

tekst_afbeeldingen_01.indd 25

21/03/2006 11:16:37

overkomen. Ze staan vaak open voor een brede interpretatie, waardoor we er intuïtiever mee kunnen omgaan. Dit zet zich vanzelfsprekend door in een andere ontwikkeling van mens en cultuur.

In onze westerse wereld, maar door een aanhoudende globalisatie ook stilaan in de rest van de wereld, heerst momenteel een cultuur waarin intellectueel en logisch denken in toenemende mate de overhand krijgen. Wij zijn op een punt gekomen waar de hoek van negentig graden lijkt te worden gebruikt alsof er geen andere mogelijkheden zijn.

Wanneer we naar de totale stroming van de organische architectuur kijken, merken we dat er heel verschillende dingen gemaakt worden. Het was Rudolf Steiner , een filosoof, schrijver, pedagoog en architect van de antroposofische beweging, die bij de bouw van zijn nieuw instituut, het Goetheanum in Dornach (voltooid in 1923), resoluut koos voor het organisch bouwen als uitgangspunt voor zijn instituut en dit net om de hierboven aangehaalde reden dat een rechte hoek nefast zou kunnen zijn voor de gevoelswereld van zijn gebruiker. In antroposofische gebouwen werden hoeken van negentig graden vermeden en speciale kleurenschema’s bedacht om de gemoedstoestand van de gebruiker in een zo harmonisch mogelijke staat te brengen. Bij Steiner zie je weer 26

vormen ontstaan waarin innerlijke processen en een levendig denken uitdrukking vinden, daar waar in de moderne architectuur vaak slechts een logisch, rechtlijnig denken tot uitdrukking komt.

Wanneer we ons verder begeven op de tijdlijn van de organische architectuur, komen we bekende namen tegen zoals Frank Lloyd Whrigt, Louis Sullivan, Antoni Gaudi, Eero Saarinen, Alvar Aalto, Hans Scharoun, Frank O’ Gehry,… Het zou mij te ver brengen om op al deze figuren dieper in te gaan. Wat we wel kunnen vaststellen is dat het steeds om eenlingen gaat die weinig navolging genieten. Organische architectuur was tot enkele jaren terug blijkbaar het werkterrein van geniale, visionaire individuen, die in dat specifieke gebied weten door te breken. Dit wordt nog eens versterkt door de zorgwekkende kloof die zich in de loop der jaren gevormd heeft tussen gangbare en organische architectuur.

Bovenstaande omschrijving van organische architectuur laat uitschijnen dat deze PENNER J., “On the Form of the Goetheanum Building”. (Geraadpleegd op 13 maart 2006 op http:// home.earthlink.net/~johnrpenner/Articles/GoetheanumPics.html)

tekst_afbeeldingen_01.indd 26

21/03/2006 11:16:37

005 - Goetheanum instituut 006 - Goetheanum instituut tekst_afbeeldingen_01.indd 27

21/03/2006 11:16:40

007 - Animated techniques: time and the technological acquiescence of animation tekst_afbeeldingen_01.indd 28

21/03/2006 11:16:41

praktijken slechts voor de happy few weggelegd zijn. Om dergelijke, vaak complexe vormen op papier te krijgen moest je al gauw een tekenkundig genie zijn. Wanneer je dan eindelijk je idee op papier had staan werd je al gauw geconfronteerd met constructieve problemen waar standaardoplossingen geen soelaas meer bieden.

De voorbije twee decennia heeft onze maatschappij een drastische wending genomen door de introductie van de pc. Zowel de individuele gebruiker als grote bedrijven ondergaan veranderingen met een snelheid die nooit eerder werd gezien.

Nieuwe digitale media hebben onze architectuurpraktijk in een stroomversnelling gebracht. De dagen van de T-lat en de geodriehoek, van blauwdrukken en handgetekende perspectieven zijn geteld. Dankzij de duizelingwekkende evolutie van 3D-software, schakelen jonge architecten over naar digitale denkprocessen en ontwerpmethodes. Deze verandering heeft eveneens tot gevolg dat kennisnetwerken gemakkelijker ontstaan, waardoor de mythe van de individualistische architect in zijn ivoren toren niet lang meer overeind zal blijven. Uitwisselingen via de computer zorgen voor meer vertrouwensvolle uitbestedingen aan ingenieurs en voor op verschillende locaties gelegen, maar toch aan elkaar gelinkte architectuurbureaus, die vaak dankzij het tijdsverschil uiteindelijk 24 uur onafgebroken kunnen werken.

Horlogefabrikant Swatch heeft, vanuit het gegeven dat cyberspace een non-stop wereld

29

is, een aantal jaar geleden de internettijd .beat geïntroduceerd. Tijdszones bestaan hierin niet meer – het plannen van afspraken wordt hierdoor eenvoudiger – en een dag bestaat uit 1000 .beats waardoor we in een decimaal stelsel terecht komen.

In deze digitale wereld treffen we een aantal nieuwe namen aan die een jong en dynamisch tegenwicht kunnen bieden aan gevestigde namen zoals Gehry. Denk maar aan Greg Lynn, Asymptote, MacDonald and Kolatan, William Mitchel, Gregory More, Lars Spuybroek (NOX), Marcos Novak en Kas Oosterhuis.

Nu architecten over deze nieuwe middelen beschikken om architectuur te bedrijven, duikt een nieuwe frustratie op. Ontwerp- en tekenkundig hebben we momenteel een punt bereikt waar we alles kunnen wat binnen ons huidige denken mogelijk geacht wordt. De frustratie moeten we momenteel zoeken in de constructiebranche. Traditie en duurzaamheid zijn elementen waaraan dit vakgebied sterk vastgeroest zit. Het hoge Ik gebruik ‘huidige denken’, want het is best mogelijk dat deze nieuwe ontwikkelingen ons denken weer zodanig gaan verruimen dat we voor we het beseffen weer nieuwe elementen in ontwerpen introduceren die tot een volgende revolutie zouden kunnen leiden.

tekst_afbeeldingen_01.indd 29

21/03/2006 11:16:41

kostenplaatje dat er vaak komt bij kijken, heeft tot gevolg dat het zeer moeilijk is in dit gebied experimenteel tewerk te gaan. Hierdoor komen architecten dikwijls in een vicieuze cirkel terecht. Een oogstrelende huid wordt vaak nog gedragen door een traditionele draagconstructie, hetgeen deze architectuur vaak herleidt tot maquillage.

De inwendige kwaliteiten van deze ontwerpen beantwoorden hierdoor vaak niet aan de uitwendige beloftes, hetgeen resulteert in een, in verhouding tot de architecturale kwaliteit, hoog kostenplaatje.

Hierdoor worden cyberarchitecten vaak als onrealistische dromers bestempeld. Om dit te doorprikken moeten zij zich optrekken aan architectenbureaus zoals ONL, FOA,‌ Deze bureaus zetten als eerste de grote stap naar de constructie en zorgen daarmee voor de belangrijke vervaging tussen digitaal en realiteit.

30

tekst_afbeeldingen_01.indd 30

21/03/2006 11:16:41

tekst_afbeeldingen_01.indd 31

21/03/2006 11:16:41

tekst_afbeeldingen_01.indd 32

21/03/2006 11:16:41

DEEL II: Wat is file-to-factory?

tekst_afbeeldingen_01.indd 33

33

21/03/2006 11:16:41

tekst_afbeeldingen_01.indd 34

21/03/2006 11:16:41

“Integrating computer-aided design with computer-aided fabrication and construction [...] fundamentally redefines the relationship between designing and producing. It eliminates many geometric constraints imposed by traditional drawing and production processes – making complex curved shapes much easier to handle, for example, and reducing dependence on standard, mass-produced components. [...] It bridges the gap between designing and producing that opened up when designers began to make drawings.”

35

We kunnen file-to-factory eenvoudig omschrijven als het proces waarbij alle gegevens die met het bouwproces te maken hebben, verzameld worden in een allesomvattend 3D-model dat beheerd wordt door de digital master builder. Deze gegevens worden zo opgebouwd dat ze rechtstreeks door machines ingelezen kunnen worden om ze nadien op een zo efficiënt mogelijke wijze om te zetten in productie.

MITCHELL W. en MCCULLOUGH M., Digital Design Media, New York, John Wiley & Sons, Inc., 1995, p.

440.

tekst_afbeeldingen_01.indd 35

21/03/2006 11:16:41

Deze manier van werken vergt een aantal veranderingen die doorgevoerd zullen moeten worden in de hiërarchie van de bouwwereld en de rol die de architect hierin vervult.

Zo zal blijken dat de positie van de architect in het bouwproces in de loop der eeuwen reeds enkele ontwikkelingen heeft doorgemaakt, net zoals zijn ontwerpinstrumenten in de loop der tijd mee evolueerden.

De huidige generatie ontwerpinstrumenten zorgt ervoor dat alle stappen van het ontwerpproces zich kunnen afspelen in een digitaal continuüm, met als belangrijkste gevolg een reductie in de kans op fouten en een efficiëntere samenwerking.

1. Geschiedenis van een scheiding Vitruvius, de bouwmeester van Julius Caesar en Augustus, onderscheidde in de eerste eeuw voor Christus reeds drie aspecten aan architectuur: ‘utilitas’, ‘firmitas’ en ‘venustas’ . Utilitas staat voor de gebruiksaspecten: doelmatigheid, nuttigheid en deugdelijkheid. Firmitas staat voor fysieke zaken als: duurzaamheid, vastheid, en sterkte. En venustas staat voor bekoorlijkheid en uiterlijk schoon, dus de beleving.

Daaruit kunnen we afleiden dat architecten doorheen de eeuwen naast meesters in 36

ruimtelijkheid en organisatie, ook altijd geacht werden bouwers te zijn. De kennis van bouwtechnieken was een belangrijk onderdeel van het beroep van architect. Een architecturale vorm bedenken, betekende ook het overdenken van de constructie en vice versa. Ontwerpinformatie was constructie-informatie – het ene impliceert hierbij het andere.

De ‘master builders’, van de Griekse tekton10 tot de meestermetselaars van de Middeleeuwen, hebben altijd aan het hoofd gestaan van alle aspecten van het bouwen, gaande van het vormelijke tot de productietechnieken die in hun constructie gebruikt werden. Zij hadden de centrale, meest invloedrijke positie in de productie van gebouwen. Wanneer het materialenpalet uitgebreider en de constructietechnieken gespecialiseerder werden, veranderden de middeleeuwse metselaars in master builders (of architecten). Zij gingen meer en meer inspelen op de veranderingen die de toenemende handelsmogelijkheden met zich meebrachten en probeerden deze te VITRUVIUS, vertaald door Ton Peters, Handboek bouwkunde, Athenaeum – Polak & Van Gennep, Amsterdam, 1999 10 De oorsprong van het woord ‘architect’. Het Griekse woord ‘architekton’ bestaat uit ‘archi’ (eerste-, hoofd-) en ‘tekton’ (timmerman, handwerksman, scheepsbouwer, kunstenaar).

tekst_afbeeldingen_01.indd 36

21/03/2006 11:16:41

integreren in het complexer wordende bouwproces.

De traditie van de master builders heeft echter de culturele, sociale en economische verschuivingen van de Renaissance niet overleefd.

Architectuur werd gescheiden

van constructie, en door hun superieure intellectuele training gingen architecten en kunstenaars zich onderscheiden (en afscheiden) van aannemers en vaklieden. Die intellectuele elite zorgde voor de essentie van architectuur en niet meer voor de praktische kennis van constructie.

Paradoxaal genoeg begon deze opsplitsing tussen architecten en bouwers in de late Renaissance door het ontstaan van een van de meest gevierde uitvindingen op artistiek vlak van die tijd: het gebruik van perspectiefweergave en orthografische tekeningen als communicatiemedium over gebouwen. De middeleeuwse master builder maakte zelden gebruik van maquettes en tekeningen om ontwerpen te testen en ideeën te communiceren. Hij vertrouwde op directe verbale communicatie met de werklieden.

Dit vereiste een continue aanwezigheid op de werf, waardoor een vlotte uitwisseling van informatie in elk stadium van de bouw plaatsvond. Door architecten echter op een hoger niveau te plaatsen dan de bouwers ontstond de noodzaak om plannen te introduceren op de werf om de communicatie naar de vaklieden toe te verzorgen.

Architecten moesten hierdoor niet langer continu op de werf aanwezig zijn.

37

De scheiding tussen architectuur en constructie nam een kritische sprong door de oprichting in Frankrijk van de Ecole Polytechnique in 179511. Dit instituut vestigde zich naast de reeds bestaande Ecole des Beaux-Arts waar tot voordien architecten en ingenieurs samen een opleiding genoten.

In het midden van de 19e eeuw, werden de ‘tekeningen’ van vroegere periodes ‘contractuele documenten’. Samen met deze ontwikkeling verschenen professionele aannemers en ingenieurs op het bouwtoneel. Relaties tussen architecten en de andere partijen in het bouwproces werden contractueel bepaald, met een zo groot mogelijke betrachting naar klaarheid in verantwoordelijkheid en potentiële aansprakelijkheid. De gevolgen hiervan waren diepgaand. De relatie tussen architect (als ontwerper van het gebouw) en de algemene aannemer (als uitvoerder van het ontwerp) werd grotendeels een financiële aangelegenheid. Dit leidde tot een situatie die we tot op de dag van vandaag kennen, waarbij het bouwproces voor een groot deel bestaat uit een uitermate 11 FRAMPTON K., Moderne architectuur. Een kritische geschiedenis, Roularta Books, Roeselare, 1992, p.39

tekst_afbeeldingen_01.indd 37

21/03/2006 11:16:42

juridisch en stijf vastgelegd proces. De rol van de architect op een werf veranderde van de master builder die hij ooit geweest was naar de persoon die, in plaats van het gebouw vorm te geven, zich bezighield met contractuele administratie. Veel architecten koppelden zich volledig los van de kunst van het bouwen, gaven daarbij de macht die zij ooit over het bouwproces hadden volledig op en plaatsten het beroep op een pad van stijgende irrelevantie.

In de Verenigde Staten verbiedt men architecten nog verder deel te nemen aan het constructieve gedeelte door de gedragscode van de AIA (American Institute of Architects). Het ����������������������������������������������������������������������������� standaardcontract opgelegd door de AIA zegt expliciet dat “the architect will not have control over or charge of and will not be responsible for construction means, methods, techniques, sequences or procedures”12. ������������������������� De afkeer van dit risico heeft geleid tot de verdere marginalisering van architecturaal ontwerpen.

Het resultaat van dit alles is een beroep dat onzeker is van zijn rol in de hedendaagse maatschappij en zijn economie. Een beroep dat niet in staat is te antwoorden op de uitdagingen en mogelijkheden van het digitale tijdperk. Alleen door opnieuw de leiding te nemen in deze onvermijdbare digitaal gedreven herstructurering van de bouwindustrie zullen architecten kunnen voorkomen irrelevant te worden.

38

2. Architect als digital master builder De uitdagingen die het bouwen van organische architectuur met zich meebracht, liet ontwerpers van deze nieuwe complexe vormen weinig keuze. Om hun projecten te realiseren, waren ze genoodzaakt terug nauwer betrokken te geraken bij fabricatie en constructie. Bouwaannemers die de huidige ‘analoge’ manier van werken met overwegend orthogonale geometrie gewoon waren, aarzelden om projecten aan te nemen die zij zagen als onconstrueerbaar of alleszins met onhandelbare complexiteit.

De experimentele architecten moesten op zoek gaan naar aannemers en fabrikanten die al eerder hun toevlucht gezocht hadden tot digitale productietechnieken. Deze waren vaak alleen in de scheepsbouwindustrie terug te vinden. Complexe structuren en oppervlakken in hout en staal werden reeds lang toegepast in deze industrietak, maar om de productiviteit te verhogen en simulaties te vergemakkelijken is men uit 12 ATKINS J., Simpson G., “Another Fine Mess: The Onerous Contract, Part II” (geraadpleegd op 11 maart 2006 op http://www.aia.org/aiarchitect/thisweek05/tw0610/0610bp_riskmgmt.htm)

tekst_afbeeldingen_01.indd 38

21/03/2006 11:16:42

noodzaak zijn toevlucht gaan zoeken tot automatisering. Digitale technieken konden hier in de praktijk op relatief kleinschalige projecten getest worden. Het welslagen hiervan leidde later tot toepassingen op grote schaal. Voor de vliegtuigbouw geldt een analoog verhaal. In deze industrietakken was men dus al snel gewoon om met digitale informatie te werken. Vermits deze nieuwe generatie architecten een beroep deed op de door deze industrietakken verworven technieken, konden ze niet anders dan hun ontwerpen digitaal aanleveren. Voor het eerst kwamen architecten hier in aanraking met het digitaal concipiĂŤren van gebouwen.

Architecten begonnen met de ontwikkeling van ontwerpmethodes waarbij zij digitale informatie die gebruikt kon worden door de fabrikanten om CNC13 machines direct aan te sturen, al in een vroeg stadium van het ontwerpproces integreerden. Een bijkomend voordeel hiervan was het weglaten van traditionele bouwkundige tekeningen, waardoor ten eerste veel tijd bespaard werd, maar waardoor ook het insluipen van fouten gereduceerd werd.

Veel onderzoek gebeurde naar technieken om bouwelementen op ware grootte te kunnen produceren, maar tegelijkertijd ontstond de mogelijkheid om de resultaten van dit onderzoek kleinschaliger toe te passen. Tijdens het ontwerpproces werd het digitale model aangewenden om schaalmodellen te maken. Men spreekt dan over

39

Rapid Prototyping, een proces waar verder in deze tekst dieper op ingegaan wordt.

Rapid Prototyping levert een waardevol feedbackmechanisme tussen conceptie en productie.

De mogelijkheid om constructie-informatie direct uit de ontwerpinformatie te genereren, is het meest vernieuwende aspect aan deze hedendaagse organische architectuur. De hechte relatie die ooit bestond tussen architect en constructie komt onverwacht weer naar boven in de nieuwe digitale productieprocessen. In de toekomst zal het beroep van architect ook terug betekenen dat je een bouwer bent, zij het dan wel een denkend bouwer. Men gaat op een digitale wijze informatie genereren die rechtstreeks betrekking heeft op het vervaardigen en construeren van een gebouw. Enkele inefficiĂŤnties, zoals aannemers die quasi los van het ontwerp hun eigen details uitwerken, kunnen hierdoor worden vermeden.

De nieuwe relaties tussen ontwerp en realisatie van projecten geven meer controle en daardoor meer verantwoordelijkheid en macht aan de architect. Door het ontwerp, de 13 Computer(ized) Numerical(ly) Control(led); zie DEEL IV: 3. CNC

tekst_afbeeldingen_01.indd 39

21/03/2006 11:16:42

analyse, het vervaardigen en assembleren van gebouwen op te bouwen rond digitale technieken, hebben architecten, ingenieurs en aannemers een kans om de relatie tussen conceptie en productie fundamenteel te veranderen. Door de rol van een “master builder” opnieuw uit te vinden kunnen de momenteel sterk gescheiden disciplines van architect, ingenieur en aannemer geïntegreerd worden in de bedrijfsvorm van de 21e eeuw, de digitale onderneming.

3. Het digitaal continuüm Er valt over te discussiëren of tekeningen in de bouwindustrie ontstaan zijn omwille van de noodzaak om ontwerp en constructie van elkaar te scheiden, dan wel de oorzaak hiervan waren. De erfenis die wij dragen is er in ieder geval één waarbij professionelen die vandaag in de bouw opereren, opgezadeld zitten met dikwijls duizende tekeningen om correct binnen het wettelijke kader te kunnen werken. Dit geldt zeker bij projecten van een zekere grootte en complexiteit.

Enkel de aanwezige scheiding van de verantwoordelijkheid maakt deze (over)productie van tekeningen noodzakelijk. In andere industrietakken, zoals de scheepsbouw, zijn 40

ontwerper en uitvoerder vaak één entiteit, waardoor de behoefte aan zo veel tekeningen niet groot is. Veel scheepswerven hebben tekeningen kunnen elimineren door rechtstreeks te werken met een uitvoerig driedimensionaal digitaal model van ontwerp tot constructie. De digitale geometrische data worden uit het model geëxtraheerd en rechtstreeks gebruikt om geautomatiseerde fabricatie- en assemblage-uitrusting aan te sturen.

Gelukkig is de digitale revolutie, die de scheepsbouw, vliegtuigbouw en andere industrietakken

radicaal

herstructureerde,

niet

volledig

aan

de

architectuur

voorbijgegaan. Sommige architecten waren er snel bij om deze nieuwe ontwerpen constructiemogelijkheden een kans te geven. De pas ontdekte mogelijkheid om fabrikanten en aannemers te voorzien van digitaal gegenereerde productie-informatie opende ook voor de architecten een aantal perspectieven. Zo kunnen zij mee genieten van de accurate materiaal- en kostenberekeningen die hun dan weer door fabrikanten geleverd kunnen worden.

Deze digitale manier van werken, voor het eerst grootschalig toegepast door Frank Gehry’s bureau, neemt op een radicale manier afstand van de praktijk zoals we ze nu kennen. Ze elimineert, eerder dan automatiseert, een groot deel van de tekeningen op

tekst_afbeeldingen_01.indd 40

21/03/2006 11:16:42

008 - Pointcloud

tekst_afbeeldingen_01.indd 41

21/03/2006 11:16:44

009 - Wireframe

tekst_afbeeldingen_01.indd 42

21/03/2006 11:16:45

papier. De digitale data worden voor kostprijsberekening en fabricatie rechtstreeks via papierloze communicatiemiddelen naar de fabrikanten gestuurd.

De mogelijkheid om ontwerpinformatie digitaal te genereren en analyseren, om het dan rechtstreeks te gebruiken om gebouwen te vervaardigen en te construeren, herdefinieert de relatie tussen conceptie en productie fundamenteel. Ze levert een informatief continuüm van ontwerp tot constructie. Nieuwe synergieën in architectuur, engineering en constructie komen te voorschijn door het gebruik van deze nieuwe technologieën die de grenzen tussen de verschillende beroepen overschrijden. Wanneer communicatie, tussen verschillende partijen in de toekomst impliceert dat dit in digitale vorm gebeurt, betekent dit dat onze erfenis van de twintigste-eeuwse papieren plannen definitief tot het verleden behoort.

Een rechtstreeks gevolg van deze vooruitgang is een stijgende efficiëntie van het bouwproces. Schattingen laten uitschijnen dat er een stijging in de efficiëntie mogelijk is van 20-40%14 door gebruik te maken van betere digitale informatieverdeling en coördinatie.

Frank O. Gehry was de eerste die experimenteerde met papierloos ontwerpen. Hij vertrok meestal van een maquette die hij liet digitaliseren. Hij maakte hierbij gebruik van digitale scanners die een point-cloud15 kunnen aanleveren. Dit digitaal model werd

43

dan digitaal verder gedetailleerd. Het wireframe-model16 werd hieruit geëxtraheerd en diende als basis voor de structurele ingenieurs om de draagstructuur op te ontwerpen.

Hij liet tijdens het ontwerpen ook een schaalmodel maken aan de hand van de nieuwe digitale tekening om dit te kunnen vergelijken met het oorspronkelijke maquetteontwerp.

Achteraf werd het digitale model gebruikt in de uiteindelijke constructie van het ontwerp.

Zo werd hiermee de productie en de assemblage van de componenten aangestuurd.

Voor de eerste keer in de geschiedenis was het niet nodig constructietekeningen te maken om een gebouw op te richten. Gehry’s bureau gebruikte deze werkwijze voor een aantal bekende projecten zoals het Experience Music Project in Seattle en de Walt Disney Concert Hall in Los Angeles.

14 CRAMER J., “Strategic Coherance: How Market Trends Will Drive Powerful New ‘Firms.’”, Design Intelligence, 1 juli 2001. (geraadpleegd op 23 februari 2006 op http://www.di.net/article.php?article_ id=90) 15 Verzameling van punten in een driedimensionale ruimte die samen een object voorstellen.

16 Een wireframe-model is een visuele presentatie, meestal van een 3D model, die bestaat uit lijnen.

Deze lijnen geven aan waar twee doorlopende vlakken elkaar ontmoeten of zijn een weergave van de rechte lijn tussen twee vertices van een object.

tekst_afbeeldingen_01.indd 43

21/03/2006 11:16:45

Gehry hechtte er belang aan dat door deze manier van werken een aantal stappen tussen de architect en de vakman op de werf verdwenen. Voor hem was het belangrijk dat ‘the old image of the architect as master builder’17 terug controle had over het bouwproces van het begin tot het einde.

4. Uitdagingen In deze nieuwe digitaal gestuurde processen van productie, ontwerp en constructie heerst niet langer de scheiding tussen al deze takken. Ze worden vlot herenigd.

Bouwers en constructeurs worden in het vroegste stadium bij het ontwerp betrokken, en architecten nemen mee deel aan alle fases van de constructie. De splitsing van het verleden maakt plaats voor een digitale eenmaking.

Om dit digitaal continuüm realiteit te laten worden, zullen een aantal uiteenlopende en moeilijke uitdagingen overwonnen moeten worden. De grootste obstakels komen voort uit de sinds lang gevestigde sociale en wettelijke praktijken in de bouwindustrie. Deze hoog gefragmenteerde en gedifferentieerde structuur, die een heldere definitie van de verantwoordelijkheden vergemakkelijkt, staat deze nieuwe vorm van samenwerken in 44

de weg.

De academische wereld heeft de belangrijke taak om de toekomstige generaties van architecten voor te bereiden op deze nieuwe praktijken in het digitale tijdperk.

Architecten moeten opnieuw getraind worden in het zijn van een master builder. Zij zullen zich moeten engageren om deze processen van digitaal ontwerpen en de daarbij horende digitale technieken van het bouwen te verstaan en te leren beheersen.

De versmelting van wat afgescheiden ondernemingen waren, heeft reeds een aantal industrietakken zoals ruimtevaart-, vliegtuig-, automobiel- en scheepsconstructie getransformeerd. Het bekendste voorbeeld hiervan is SAAB (Svenska Aeroplan AB), dat er op succesvolle wijze in geslaagd is, het bouwen van vliegtuigen te combineren met het bouwen van auto’s. Tot op vandaag vindt er een interne uitwisseling van kennis plaats tussen deze twee afdelingen. Zo pakte SAAB dit jaar nog uit met een prototype 17 X, “CATIA at Frank O. Gehry & Associates, Inc”, CentiDesktop. (geraadpleegd op 23 februari 2006 op http://www.cenitdesktop.co.uk/html/case_frank_gehry.htm)

tekst_afbeeldingen_01.indd 44

21/03/2006 11:16:46

010 - Experience Music Project

tekst_afbeeldingen_01.indd 45

21/03/2006 11:16:47

011 - Experience Music Project

tekst_afbeeldingen_01.indd 46

21/03/2006 11:16:49

012 - Walt Disney Concert Hall

tekst_afbeeldingen_01.indd 47

21/03/2006 11:16:52

013 - Walt Disney Concert Hall

tekst_afbeeldingen_01.indd 48

21/03/2006 11:16:53

014 - Walt Disney Concert Hall

tekst_afbeeldingen_01.indd 49

21/03/2006 11:16:54

015 - 004 Saab- AERO Banyan X

tekst_afbeeldingen_01.indd 50

21/03/2006 11:16:55

van een wagen waarbij ze voor het openen van de deuren kennis gebruikt hebben uit hun vliegtuigbouwafdeling.

Een gelijkaardige verandering in de bouwindustrie is noodzakelijk om aan de eisen van onze maatschappij te kunnen blijven voldoen. Deze verandering is volop bezig en is onvermijdelijk. De te overwinnen hindernissen zijn talrijk, maar wanneer architecten het voor elkaar krijgen om hun beroep te bevrijden van de anachronistische praktijken uit de twintigste eeuw, zal de beloning groot zijn.

Zelfs wanneer deze veranderingen traag, of zelfs nooit, hun doorgang vinden naar de dagelijkse architectuurpraktijk, zullen de weinige digitaal geproduceerde projecten een nieuwe manier van denken, over architectuur en zijn daarbij horende plaats in de bouwindustrie, introduceren.

Toch gaan we er van uit dat de vele nieuw ontwikkelde strategieën – die gepionierd werden door Frank O. Gehry en zijn talloze, minder bekende maar meer avontuurlijke, jongere collega’s – morgen gemeengoed gaan zijn, net zoals de materiaalkundige en technologische innovaties van de negentiende eeuw evenzeer mainstream werden in de twintigste eeuw.

51

tekst_afbeeldingen_01.indd 51

21/03/2006 11:16:55

tekst_afbeeldingen_01.indd 52

21/03/2006 11:16:55

DEEL III: File

tekst_afbeeldingen_01.indd 53

53

21/03/2006 11:16:55

tekst_afbeeldingen_01.indd 54

21/03/2006 11:16:55

De basis van deze nieuwe digitale ontwerpmethode is het bestand, ‘file’, waarin

55

architecten en andere partijen van het bouwproces hun werk bundelen. Architecten hebben hier als rol de grote lijnen van de werkstructuur uit te zetten, gaande van concept tot uiteindelijke detaillering van het gebouw. Door bij het opzetten van deze structuur de andere bouwpartijen, zoals de klant, ingenieurs en aannemers, van in het begin te betrekken kunnen ongewenste problemen achteraf vaak voorkomen worden. Van alle partijen wordt een verandering van mentaliteit verwacht, hetgeen vaak neerkomt op een overschakeling van een analoge naar een digitale denkwijze.

Een juiste keuze van het gebruikte softwarepakket speelt hierin een belangrijke rol.

Om inzicht te krijgen in de wijze waarop je in dergelijke programma’s tekent, ontwerpt en denkt, bespreek ik kort de meest voorkomende instrumenten die deze softwarepakketten ter beschikking stellen. Non-euclidische geometrie, nurbs, parameters, enz. hebben elk hun voor- en nadelen en zijn te vergelijken met potloden, passers, gradenbogen en maquettemateriaal. Randaspecten zoals metadata en centrale dataopslag komen eveneens in dit hoofdstuk aan bod, omdat zij ervoor zorgen dat het globale bestand voor iedereen toegankelijk en leesbaar blijft.

tekst_afbeeldingen_01.indd 55

21/03/2006 11:16:55

Terugkoppeling naar tastbare modellen blijft nog steeds een essentiële stap in het ontwerpproces, maar door de stijgende complexiteit van organische architectuur dreigt dit te veranderen in tijdslopend handwerk, met als gevolg dat het een stap wordt die steeds vaker achterwege gelaten wordt. Toch kan dit voorkomen worden door ook hier weer zijn toevlucht te zoeken tot de meest moderne technieken op dit vlak, die gebundeld worden onder de noemer: Rapid Prototyping.

1. Digitaal mee-denken aan een digitaal model in een digitale ontwerpomgeving De onmogelijkheid van computers om ontwerpactiviteiten buiten een digitale omgeving te begrijpen, maakte het nodig om naar mogelijkheden te zoeken om ‘in’ de computer te kunnen ontwerpen. Dit bracht onverwacht met zich mee dat deze veranderde van een ontwerpinstrument in een ontwerpomgeving, een ‘plaats’ waar ontwerpen plaatsvindt. Op deze manier slaagt de computer er in meer te betekenen dan bijvoorbeeld het traditionele potlood ooit geweest is. De tijd waarin pc’s en het gebruik ervan te kostbaar waren om iedereen van een te voorzien, hebben we reeds lang achter ons gelaten. Elke architect binnen een bureau wordt tegenwoordig voorzien 56

van een persoonlijke, liefst gepersonaliseerde, digitale werkomgeving. We moeten hier spijtig genoeg nog steeds vaststellen dat velen hun computer en de software die ze ter beschikking hebben niet genoeg beheersen. Daardoor blijven de vele voordelen van deze ‘tools’ nog vaak onbenut en krijgt de computer niet de mogelijkheid om te promoveren van een zuiver tekeninstrument naar een veelzijdig ontwerpinstrument.

Dit wordt zeer goed geïllustreerd door wat ik de SketchUpgeneratie18 noem. Hoewel de makers van dit pakket uitdrukkelijk vermelden dat deze software ontworpen is voor “the conceptual stages of design”, gaan veel architecten dit gebruiken als een volwaardig ontwerpinstrument dat de stappen van eerste ontwerpschets tot definitieve uitvoeringsplannen volledig dekt. Niets is minder waar. Dergelijke software geeft de indruk zoveel meer te bieden dan potlood en papier, maar in essentie is het niet meer dan een – weliswaar goed uitgewerkte vorm van – digitalisering ervan.

Professionele CAD19-softwarepakketten daarentegen bieden veel meer dan enkel instrumenten om te tekenen en te visualiseren. Zij worden zo geconcipieerd dat de 18 http://www.sketchup.com/ 19 Computer-aided design

tekst_afbeeldingen_01.indd 56

21/03/2006 11:16:55

mogelijkheden ervan quasi oneindig zijn, hetgeen de ontwerper aanspoort tot het aanscherpen van zijn creativiteit. Belangrijk hierbij is wel dat men zich thuis voelt in de softwarepakketten waarmee men werkt, net zoals het belangrijk is op zoek te gaan naar een kruisbestuiving tussen de verschillende computerprogramma’s in je werkomgeving. Het grote probleem met deze materie is het feit dat je dit niet – of toch in zeer beperkte mate – kan aanleren. Cursussen dekken inhoudelijk vaak de basis van een programma, maar zij zijn niet meer dan een opstapje om achteraf alles zelf te ontdekken. Bovendien krijg je door zelf op zoek te gaan naar de mogelijkheden van je werkinstrumenten, ongelooflijk veel prikkels te verwerken, die je als architect vaak direct op architectuur zal proberen te projecteren. Deze manier van werken steunt hard op het trial and error principe, maar het blijf in mijn ogen de beste methode om te leren mee-denken, als architect, met je software.

Op de softwaremarkt bestaat er voor elk deelaspect van een ontwerp een specifieke oplossing. Toch zijn het enkel de toonaangevende pakketten die er in slagen de voornaamste functies te bundelen. Afhankelijk van de fase van het ontwerp, zal men gebruik maken van software uit verschillende categorieën. Globaal vallen drie grote groepen te onderscheiden.

In de prille fases van een ontwerp doen vele digitale ontwerpers een beroep op animatie

57

– en modelleersoftware. Deze bieden meestal ook de mogelijkheid om je ideeën en schetsontwerpen te visualiseren. De bekendste voorbeelden hiervan zijn 3ds max (Autodesk), Maya (Autodesk) en Cinema 4D (Maxon). Rhinoceros, Form•Z en Modo (Luxology) zijn niet zo veelzijdig, maar hebben naambekendheid verworven door uit te blinken in bruikbare, specifieke modelleertechnieken, waardoor ze het vermelden waard zijn.

In een tweede fase schakelt men vaak over naar meer technisch gerichte software, software die door architecten reeds als tekentafelvervanger gebruikt werd, maar die bij een diepere studie ervan veel meer te bieden heeft. De toonaangevende producten in dit domein zijn AutoCAD (Autodesk), Microstation (Bentley), Revit Building (Autodesk) en ArchiCAD (Graphisoft).

Een laatste categorie van professionele computerprogramma’s geniet nog niet veel bekendheid in architectenbureaus, maar is desalniettemin van cruciaal belang in het hele file-to-factory-proces. Deze programma’s – die hun oorsprong vinden in de vliegtuigbouwindustrie – kunnen onder andere op een parametrische wijze omgaan met detailleringen, om deze achteraf om te zetten in solids, die op hun beurt weer

tekst_afbeeldingen_01.indd 57

21/03/2006 11:16:55

gemakkelijk leesbaar gemaakt kunnen worden voor CNC-gestuurde machines. CATIA, Pro/Engineer en Tekla Structures zijn in deze branche ongetwijfeld de grote spelers.

Door deze grote verscheidenheid aan professionele software loopt men wel meer dan ooit het gevaar te werken met een steeds groter wordende groep van specialisten in een bepaald digitaal vakgebied (animatie, scripting, werken met parameters,…).

Gezien de quasi-oneindige mogelijkheden van de geavanceerde softwarepakketten lijkt mij dit een niet te vermijden evolutie. De architect als master builder zal zich moeten engageren om over een uitgebreide basis van zoveel mogelijk deelaspecten te beschikken.

2. Topologie van digitale ontwerpelementen 2.1. Non-euclidische geometrie Niet-euclidische meetkunde is meetkunde waarbij het vijfde postulaat van Euclides (het parallellenpostulaat) niet als waar wordt aangenomen.

58

Euclides ging bij zijn meetkunde uit van een aantal axioma’s. De meeste daarvan zijn eenvoudig en absoluut, maar het vijfde vormt een uitzondering. Dit axioma heeft diverse vormen, maar de bekendste is waarschijnlijk “Gegeven een rechte en een punt niet op de rechte, is er precies 1 rechte door het gegeven punt dat de gegeven rechte niet snijdt.”20 Het waren Carl Friedrich Gauss21 en de wiskundigen na hem die er in geslaagd zijn het bestaan van een niet-euclidische geometrie aan te tonen. Een groot aantal wiskundigen waaronder Lobachevsky, Riemann en von Helmholtz hebben hier achteraf hun stempel op gedrukt. Elk van deze vormen van non-euclidische geometrie heeft zijn specifieke toepassing. Wat deze geometrie interessant maakt vanuit architecturaal oogpunt, is de mogelijkheid om hieruit nieuwe concepten van ruimte te distilleren. Daar waar 20 X, “Niet-euclidische meetkunde”, Wikipedia, the free encyclopedia, 2006. (geraadpleegd op 2 februari 2006 op http://nl.wikipedia.org/wiki/Niet-Euclidische_meetkunde) 21 X, “Carl Friedrich Gauss”, Microsoft® Encarta® Online Encyclopedia 2005. (geraadpleegd op 13 maart 2006 op http://encarta.msn.com/encyclopedia_761567523/Gauss_Carl_Friedrich.html)

tekst_afbeeldingen_01.indd 58

21/03/2006 11:16:55

016 - Een curve samengesteld uit tangentiaal geplaatste cirkels en rechte lijnen tekst_afbeeldingen_01.indd 59

21/03/2006 11:16:57

control point

NURB met graad 4

NURB met graad 3

017 - NURBS

tekst_afbeeldingen_01.indd 60

21/03/2006 11:16:58

onze cartesiaanse ruimte soms tekort komt om vanuit parametrisch standpunt op een eenvoudige wijze vormen te beschrijven, lukt dit in deze nieuwe ruimtes vaak gemakkelijker.

In een Riemanniaans concept van ruimte kan een kubus bijvoorbeeld gemakkelijk in een blob veranderd worden, en vice versa, door eenvoudigweg de parameters van de ruimte in dewelke ze gedefinieerd worden te veranderen.

Wanneer we nog een stap verder zouden denken en architecturale concepten verplaatsen van ruimtes met drie dimensies naar een vierdimensionaal continuüm waarin een interactie tussen ruimte en tijd plaatsvindt, staan de deuren open voor een aantal nieuwe intrigerende mogelijkheden die plaats kunnen maken voor een nieuw architecturaal denken.

2.2. NURBS NURBS, de afkorting van ‘non-uniform rational B-spline’, is een wiskundig model dat regelmatig gebruikt wordt in computergrafiek om curven en oppervlaktes te generen en voor te stellen.

61

Het vindt zijn oorsprong in het begin van de jaren ’50 toen twee ingenieurs (Bézier en Casteljau22) uit de auto-industrie op zoek waren naar een manier waarop zij freeform surfaces exact konden reproduceren. NURBS zijn dan ook lange tijd enkel beschikbaar geweest in in-huis ontworpen CAD pakketten van autobouwers. Nu zijn ze alomtegenwoordig in bijna alle CAD pakketten, maar ook in CAM23, CAE24 en een aantal industriële standaarden zoals IGES25 en STEP26.

Wat zijn nu de voordelen van NURBS en waarom gebruiken we ze bij digitaal ontwerpen? De hoofdreden hiervoor is de mogelijkheid van NURBS om een ruim 22 RAMAKRISHNAN C., “An Introduction to NURBS and OpenGL”, University of California, 2002 (geraadpleegd op 12 maart 2006 op http://www.mat.ucsb.edu/~c.ramakr/articles/dls/nurbs.pdf) 23 Computer-aided Manufacturing 24 Computer-aided Engineering 25 Initial Graphics Exchange Specification is een standaard die een neutral dataformaat definieert dat de digitale uitwisseling tussen CAD-systemen mogelijk maakt in de vorm van schema’s, wire frame modellen of solids.

26 Standard for the Exchange of Product model data (ook bekend als ISO 10303) is een internationale standaard met als doel een werkwijze te voorzien die in staat is om productgegevens doorheen haar hele levenscyclus te beschrijven, en dit onafhankelijk van om het even welk systeem.

tekst_afbeeldingen_01.indd 61

21/03/2006 11:16:58

aanbod van geometrische vormen te tekenen, gaande van rechte lijnen en primitieve solids tot zeer complex vormgegeven lijnen, oppervlaktes en zelfs volumes. NURBS bieden bovendien een zeer efficiënt datagebruik, hetgeen van belang kan zijn bij grote complexe modellen. Zeker wanneer we met teams over de hele wereld via internet aan deze modellen werken.

NURBS zijn de digitale equivalenten van de vroeger getekende splines uit de scheepsbouw. Men verkrijgt de gewenste vormen in het gebruikte hout, metaal of kunststof door er gewichten aan te hangen. Deze gewichten hangen net als de control points bij NURBS buiten de vorm van de curve zelf. Door de gewichten te veranderen of te verplaatsen, verandert ook de vorm van de curve. Op een parallelle manier worden NURBS gemanipuleerd. Ze worden gecontroleerd door control points, weights, knots en hun graad. Elk control point heeft een daarbij horende weight en knot. Wanneer we een control point verplaatsen verandert de curve van vorm. De weight geeft aan hoe sterk de invloed van een control point op de curve is. Een hoge waarde voor de weight zal ervoor zorgen dat de curve dichter tegen het control point getrokken wordt en vice versa. Een laatste parameter die NURBS kan veranderen is de graad. Hoe lager deze is, hoe dichter de curve tegen alle control points ligt.

62

Door NURBS samen te stellen krijgt men oppervlakken, NURBS surfaces genoemd.

Veelgebruikte varianten op NURBS zijn B-splines en Bézier curves. Bij B-splines zijn de weights steeds hetzelfde, Béziers curves moet het doen zonder controle over weights en knots.

Het grote voordeel van curves samengesteld uit splines is hun continuïteit, iets wat we niet aantreffen bij curves die samengesteld zijn uit bogen.

Een ander voordeel van NURBS objecten, vooral vanuit een conceptueel standpunt, is het feit dat ze gedefinieerd worden binnen een eigen parametrische ruimte, wat zich situeert in de driedimensionale cartesiaanse ruimte. Hierop dieper ingaan brengt ons te ver, maar dit aspect brengt ons wel verder naar het volgende digitale ontwerpinstrument: parameters.

2.3. Parameters Parameters kunnen de basis vormen voor krachtige concepten van architecturale vormen door een reeks mogelijkheden te beschrijven. Constanten in een proces vervangen door variabelen, enkelvoud door meervoud. Door gebruik te maken van

tekst_afbeeldingen_01.indd 62

21/03/2006 11:16:58

parameters kunnen ontwerpers een oneindig aantal gelijkaardige objecten creëren.

Vaak zijn dit geometrische uitingen van een vooropgesteld schema van variabelen die betrekking hebben op bijvoorbeeld afmetingen en relaties.

Bij parametrisch ontwerpen zijn het de parameters van een ontwerp die vastgelegd worden, niet de vorm. Berekeningen kunnen gebruikt worden om relaties tussen objecten te beschrijven. Men spreekt dan van een associatieve geometrie.

Parametrisch ontwerpen houdt vaak een procedural, algoritmische beschrijving van geometrie in. Zo construeert Marcos Novak in zijn ‘Data-Driven Forms’ en ‘Paracube’, aan de hand van Mathematica software, wiskundige modellen en generatieve procedures die beperkt worden door verschillende variabelen. Elke variabele hierin is een veld in het welk een externe invloed kan geplaatst worden, hetzij statisch, hetzij dynamisch.

Wanneer we deze manier van werken hanteren, stellen we vast dat we minder met de manipulatie van objecten zelf begaan zijn, maar meer met de manipulatie van relaties, velden en de kromming van de ruimte. Dit heeft als gevolg dat parametrisch ontwerpen niet noodzakelijk stabiele vormen oplevert, een punt dat zeker aandacht verdient wanneer men uit de conceptuele fase treedt.

Hierboven worden parameters vooral vanuit conceptueel standpunt benaderd. Dit is een aparte werkwijze, maar door de vaak gecompliceerde resultaten niet altijd even direct

63

bruikbaar in de praktijk. In de dagelijkse architectuurpraktijk vinden we het gebruik van parameters wel veelvuldig terug in grote projecten met bijvoorbeeld ingewikkelde vakwerkstructuren en spanten. Elementen in deze vakwerken worden dan zodanig geprogrammeerd dat zij door slechts parameters te veranderen elk gewenst element binnen dit vakwerk kunnen aannemen. Wanneer er achteraf wijzigingen aan het globale ontwerp aangebracht worden, zal niet het hele vakwerk hertekend moeten worden. In een goed geprogrammeerde structuur volstaat het om de parameters van het globale ontwerp aan te passen. Zo komen we ook meteen tot een belangrijk element dat onontbeerlijk is bij het gebruik van parameters: een goed omschreven ontwerpstrategie, waarbij van meet af aan rekening gehouden wordt met de toepassing van deze technieken in een later stadium.

Een parametrische invalshoek op ontwerpen zal, wanneer het consequent toegepast wordt van de conceptuele fase tot de verwezenlijking, grote veranderingen teweegbrengen in de bouwindustrie, alsook in de rol die de architect hierin zal spelen.

Voor de eerste maal in de geschiedenis gaan architecten niet enkel een specifieke vorm

tekst_afbeeldingen_01.indd 63

21/03/2006 11:16:58

018 - Het gebruik van particles in een ontwerp voor the port Authority Bus Terminal - Greg Lynn tekst_afbeeldingen_01.indd 64

019 - Paracube (boven) en DataDriven-Forms van Marcos Novak 21/03/2006 11:17:00

van een gebouw ontwerpen, maar wel een reeks principes vastleggen in een sequentie van parametrische berekeningen waarbij instances27 van het ontwerp gegenereerd en gewijzigd kunnen worden wanneer nodig. Parametrisch ontwerpen roept daardoor een halt toe aan gefixeerde oplossingen, en hunkert naar een verkenning, naar een oneindig aantal mogelijkheden.

2.4. Dynamics en krachtvelden Een stelling die Greg Lynn onderzoekt in ‘Animate Form’ is dat in het conceptueel parametrisch ontwerpen de aanwezigheid van contextuele informatievelden zeker even belangrijk is als de aanwezigheid van het interne parametrische systeem. Met andere woorden: architecturale vorm is niet enkel een manifestatie van zijn interne, parametergedreven relationele logica, maar hij heeft ook als doel te antwoorden op dynamische, vaak variabele, invloeden van zijn omgeving en socio-economische context. Architecturale vorm kan hierdoor vanuit conceptuele invalshoek een hoogst plastische, muteerbare entiteit zijn die interacteert met externe krachten. De context van een ontwerp wordt zo een actieve abstracte ruimte die geleid wordt door een aantal krachten. Deze krachten worden in de vorm van het ontwerp opgeslagen.

65

In deze ontwerpwijze is het gebruik van animatiesoftware, niet zo zeer als presentatiemiddel dan wel als vormgenerator, vaak onmisbaar. Veel ontwerpers voegen elementen zoals kracht, beweging en tijd pas in een later stadium aan een ontwerp toe door concepten en optische technieken. Animatiesoftware levert een werkomgeving waarin kracht, beweging en tijd gelijktijdig met de vorming van het concept aanwezig kunnen zijn. Greg Lynn illustreert dit in een ontwerp voor de shelter en het verlichtingsschema voor een busterminal in New York.

“While motion implies movement and action, animation implies evolution of a form and its shaping forces”28 De belangrijkste op beweging gebaseerde modelleertechnieken die we terugvinden in 27 ‘Instance’ is een term uit het object georiënteerd ontwerpen. Men spreekt van een instance van een object A wanneer bij het kopiëren van dit object een object B ontstaat dat volledig identiek is en blijft aan object A, zelfs wanneer object A wijzigingen ondergaat.

28 X, “Greg Lynn Form”. (geraadpleegd op 6 maart 2006 op http://www.archilab.org/public/1999/ artistes/greg01en.htm)

tekst_afbeeldingen_01.indd 65

21/03/2006 11:17:00

de animatiesoftwarepakketten zijn keyframing, kinematics, dynamics (force fields) en particle emission.

Onder keyframing verstaan we de meest eenvoudige vorm om een object te animeren.

Wanneer we aan een object een beginfase toekennen (key_01), gevolgd door een enkelvoudige transformatie waardoor het object haar eindfase bereikt (key_02), spreken we van keyframing. Key_01 en key_02 vinden elk op een verschillend moment in de tijd plaats. Binnen dit tijdsverschil zal de software – aan de hand van een door de gebruiker opgegeven functie – een voorstel doen om de overgang tussen de twee fases zo vloeiend mogelijk te laten verlopen. Wanneer de gebruiker meer controle wenst over deze overgangen kan hij dit door de functie nauwkeuriger te beschrijven, of door extra keyframes in te voegen.

Kinematics29 kennen we als de techniek om de beweging van een object of een hiërarchisch systeem van objecten te bestuderen. Massa en externe krachten worden hier in eerste instantie niet in rekening gebracht, maar kunnen achteraf wel aan deze systemen toegevoegd worden. In deze techniek spreken we van skeletons (skeletten), bones (benen) en joints (verbindingen). Een skeleton wordt opgebouwd uit bones die aan elkaar gelinkt zijn door middel van joints. Hoe het ene bone op een ander reageert 66

hangt af van het type joint waarvan gebruik gemaakt wordt.

Wanneer dergelijk systeem ontworpen is, kan dit aan externe krachten onderworpen worden, waardoor transformaties in de structuur plaatsvinden zonder dat er vervormingen in de elementen (de bones) zelf optreden. Door een huid aan zo een structuur toe te voegen ontstaan ruimtes waarin deze vervormingen op een expressieve manier tot hun recht komen.

In tegenstelling tot kinematics houdt dynamische simulatie wel rekening met de effecten van krachten op de beweging van een object of een systeem van objecten. Fysieke eigenschappen van objecten zoals massa, elasticiteit en statische en dynamische wrijving worden gedefinieerd, maar kunnen nog steeds in tijd veranderen door hun parameters te animeren. Zwaartekrachtvelden, wind of turbulenties worden toegevoegd.

Obstakels en botsingen en zelfs contextgebonden fenomenen zoals voetgangers- en verkeersstroom, uitzichten, patronen, gebruiksintensiteit, enz. worden in de simulatie opgenomen. Achteraf wordt de dynamische simulatie berekend.

29 Deployable Structures Laboratory. (geraadpleegd op 18 februari 2006 op http://www.civ.eng.cam. ac.uk/dsl); Kinetic Design Group, MIT. (geraadpleegd op 18 februari 2006 op http://www.robotecture. com/kdg/)

tekst_afbeeldingen_01.indd 66

21/03/2006 11:17:00

020 - Keyframing, de eerste en laatste key worden gedefinieerd door de gebruiker, de computer maakt een interpolatie voor de ontbrekende frames tekst_afbeeldingen_01.indd 67

21/03/2006 11:17:02

021 - Kinematics (sequentie)

tekst_afbeeldingen_01.indd 68

21/03/2006 11:17:03

022 - Kinematics

tekst_afbeeldingen_01.indd 69

21/03/2006 11:17:05

023 - Particles (sequentie)

tekst_afbeeldingen_01.indd 70

21/03/2006 11:17:06

024 - Particles

tekst_afbeeldingen_01.indd 71

21/03/2006 11:17:08

Particles maken vaak deel uit van dynamische situaties. Zij kunnen vergeleken worden met stofdeeltjes in een stofwolk. Wij zien enkel de wolk als geheel en hoe deze reageert op externe krachten zoals wind en turbulenties. Elk deeltje leidt echter zijn eigen leven, maar hangt hierbij sterk af van de naastliggende deeltjes. In animatiesoftware kunnen deze wolken sterk vereenvoudigd worden, waardoor het gemakkelijker wordt om uit deze complexe structuren vereenvoudigde patronen te distilleren. Deze kunnen bruikbare informatie opleveren en verrassende inzichten scheppen in bepaalde situaties.

Tijdens mijn studies heb ik reeds gebruik gemaakt van particle emission als ontwerpinstrument. Deze projecten zijn terug te vinden in de casestudy over mijn eigen projecten.

De idee van incorporatie van beweging in architectuur – iets wat bijna per definitie statisch en onbeweegbaar is – is niets nieuws. Het was een van de idealen van de moderne architectuur, zij het dat men daar vooral streefde naar beweging in de vorm van flexibiliteit.30 72

2.5. Datascapes

“Physical form is the resolution at one instant of time of many forces that are governed by rates of change. In the urban context the complexity of these forces often surpasses human comprehension. A machine, meanwhile, could procreate forms that respond to many hereto un-manageable dynamics. Such a colleague would not be an omen of professional retirement but rather a tickler of the architect’s imagination, presenting alternatives of form possibly not visualized or not visualizable by the human designer.”31 Gebouwen worden opgetrokken in een complex web van stedenbouwkundige en bouwtechnische regelgeving. Bovendien moet de ontwerper rekening houden met een aantal omgevingsfactoren zoals zonnestand, wind, enz. Deze factoren slorpen een 30 Het Philips paviljoen, dat Le Corbusier samen met Iannis Xenakis voor expo ’58 in Brussel ontwierp, is hier een sprekend voorbeeld van.

31 NEGROPONTE N., The Architecture Machine, Cambridge, MIT Press, 1970.

tekst_afbeeldingen_01.indd 72

21/03/2006 11:17:08

025 - Philips Paviljoen van Le Corbusier op Expo ‘58 in Brussel tekst_afbeeldingen_01.indd 73

21/03/2006 11:17:08

026/027 - Metacity/datatown - MVRDV

tekst_afbeeldingen_01.indd 74

21/03/2006 11:17:11

groot deel van de tijd die aan een ontwerp besteed kan worden op. Van – hoofdzakelijk openbare – gebouwen wordt echter verwacht dat ze ook op sociaal, economisch en politiek vlak aan bepaalde eisen voldoen. Hier gaat het meestal om meer dynamische, moeilijk te voorspellen, factoren die hun eigen force fields hebben. De grote variëteit aan gebruikers is hiervan een voorbeeld. Deze invloeden zijn moeilijker rationeel te bekijken, maar sommige van deze invloeden kunnen gemeten worden en de veranderingen hierin kunnen weergeven worden. Zo kan men analyses van het verleden, het heden, maar ook reflecties op de toekomst maken.

In dit kader introduceerde MVRDV32 het begrip datascape, wat voor hen visuele representaties van meetbare krachten zijn die invloed uitoefenen op het concept en de ontwikkeling van een ontwerp. Deze informatielandschappen zijn essentieel om te begrijpen hoe deze moeilijk vatbare invloeden zichzelf manifesteren in de gebouwde omgeving en hoe sociale, economische, politieke en culturele fluxen en verschuivingen een invloed hebben op hedendaagse architectuur.

Wanneer we de aanpak van MVRDV verder bekijken, merken we dat zij voor elke factor een aparte datascape opzetten. De verschillende datascapes die dan bekomen worden, en relevant zijn voor de context, worden gesuperposeerd. Zo creëert men een

75

complexe ruimtelijke enveloppepe met vaak tegenstrijdige, paradoxale voorwaarden.

Een ruimte die enkel vanuit het menselijke brein quasi onmogelijk tot stand zou kunnen zijn gekomen, een digitale voedingsbodem voor een nieuw architecturaal project. De uitdaging ligt erin te vermijden dat deze diagramma van contextuele stromen en krachten letterlijk in een architecturale vorm vertaald worden.

MVRDV experimenteert met dit principe in de vorm van een video-installatie, metacity/ datatown33 getiteld. Ze gaan er prat op dit enkel op data gebaseerd te hebben. Het stelt een stad voor die door informatie beschreven wil worden, een stad die geen topografie, geen voorgeschreven ideologie, geen representatie en geen context kent. Het is een denkoefening voor een toekomst waarin we te maken kunnen krijgen met steden van meer dan 240 miljoen inwoners in een wereld met meer dan 88 miljard mensen. In dergelijke conceptuele oefeningen kunnen datascapes heldere inzichten scheppen in buitengewoon complexe situaties.

32 X, MVRDV, Madrid, El croquis, 2003.

33 JODIDIO P., Architecture NOW!, Keulen, Taschen, 2001

tekst_afbeeldingen_01.indd 75

21/03/2006 11:17:11

2.6. Metamorfose De meeste modelleersoftwarepakketten bieden een uitgebreide instrumentenset om transformaties toe te passen. Dit geeft ontwerpers een extra mogelijkheid om onderzoek te doen naar vormelijke varianten van een reeds verkregen geometrie.

Primaire transformaties zoals twisting (verdraaien) en bending (buigen) kunnen hiervoor op een eenvoudige wijze aangewend worden.

Door in de animatiesoftware de vierde dimensie – tijd – toe te voegen aan het vervormingsproces, krijgen we de mogelijkheid om letterlijk vorm en ruimte van een metamorfose van een object weer te geven. Wanneer we hierbij met het hierboven besproken keyframing werken zal de ontwerper de toestand van het object in zijn metamorfose op een aantal punten vastleggen. De computer zal op een vloeiende manier deze toestanden met elkaar verbinden en hierdoor een (groot) aantal tussenfasen creëren. De ontwerper kan tussen deze geïnterpoleerde resultaten op zoek gaan naar een fase die bruikbaar is als basis voor een verder ontwerp.

Een andere interessante hedendaagse modelleertechniek is morphing. Hier worden verschillende vormen aan elkaar geblend om een reeks van hybride vormen te creëren 76

die liggen tussen het basis- en het doelobject. Ruimtes die bijvoorbeeld in typologie van elkaar verschillen door de eraan gekoppelde functie kunnen zo in een soort van tussenstadium terecht komen waardoor een enkele ruimte geschikt kan worden voor beide functies.

Kolatan en Mac Donald34 maken van deze technieken gebruik in een aantal van hun projecten. Een van hun meest opvallende ontwerpen is Housings. Het vormt de basis voor een project op lange termijn dat zich op experimentele ontwerpen voor masscustomized geprefabriceerde huisvesting concentreert. Het uiteindelijke ontwerp bestaat uit zes huizen die geselecteerd werden uit een serie digitaal ontwikkelde varianten. De basis van het proces kwam tot stand door een blend-operatie (letterlijk: mengoperatie) uit te voeren tussen het plan van een standaard drie slaapkamerhuis en een aantal ‘targets’. Deze ‘targets’ werden in mijn bron niet verder beschreven, maar een grondplan van het bouwterrein zou een mogelijk ‘target’ kunnen zijn. Met Housing onderneemt men een poging om de vraag naar seriële en organische samenstelling 34 X, “Kolatan / Mac Donald studio”. (Geraadpleegd op 13 maart 2006 op http://www.archilab.org/ public/2000/catalog/kolata/kolataen.htm)

tekst_afbeeldingen_01.indd 76

21/03/2006 11:17:11

028 - Morph van een vlak naar een bol

tekst_afbeeldingen_01.indd 77

21/03/2006 11:17:13

029 - Housings - Kolatan and Mac Donald

tekst_afbeeldingen_01.indd 78

21/03/2006 11:17:13

030 - Lattice (boven), lattice deformation (onder)

tekst_afbeeldingen_01.indd 79

21/03/2006 11:17:20

031 - Path deformation

tekst_afbeeldingen_01.indd 80

21/03/2006 11:17:21

van architecturale ontwerpen te onderzoeken aan de hand van drie parallelle pistes.

Ten eerste, in relatie tot digitale processen die de mogelijkheid bieden gebruik te maken van veranderlijke herhalingen, organische transformaties, en kruisverwijzingen.

Het tweede scenario heeft betrekking op de uitvoerbaarheid: kan een hybride vorm bestaande normatieve types in een bepaalde sociale, culturele, economische, ecologische, geologische en klimatologische context overtreffen? En tot slot onderzoekt men tijdens hetzelfde proces een nieuwe generatie van samengestelde materialen en digitale productietechnologieën.

Vervorming van de lattice box35 van een object (lattice deformation) en vervorming langs een pad (path deformation) zijn twee andere veelgebruikte technieken die bruikbaar kunnen zijn om organisch te ontwerpen.

Lattice deformation36 is een vrije vervorming van een object door de controlpoints van de lattice box te verplaatsen, roteren of verschalen. Meestal gebeurt dit via deformatie door een trivariate bézier.

Path deformation37 wordt gebruikt wanneer men een object op zijn plaats wil houden terwijl men het vervormt volgens een bepaald pad. Het object is dan gelinkt aan een spline of NURB. Wanneer men deze verandert, zal het object op een gelijkaardige

81

manier veranderen.

2.7. Genetica Parallel aan de wetten die het ontstaan en de vorm van levende wezens sturen, ons DNA, vinden we een conceptuele ontwerpmethode die we genetica noemen. In DNAstrengen worden variaties op een soort bekomen door gencross-over en mutatie.

Dit concept van biologische groei en vorm kan volgens John Frazer38 als generatief proces op architectuur toegepast worden. Architecturale concepten komen tot uiting als een reeks van generatieve regels. Hun evolutie en ontwikkeling kan echter digitaal 35 Variante van een bounding box (het kleinste, meestal balkvormig, volume waarbinnen een 3Dobject past). Kenmerkend voor een lattice box zijn de extra onderverdelingen in de zijvlakken van het omringende balkvormige volume en de aanwezigheid van control points.

36 X, FFD (Box/Cylinder) Modifiers, 3ds max 7 reference 37 X, PathDeform Modifier, 3ds max 7 reference 38 FRAZER J., “An Evolutionary Architecture”, Architectural Association Publications, Themes VII, . ( geraadpleegd op 12 maart 2006 op http://www.autotectonica.org/)

tekst_afbeeldingen_01.indd 81

21/03/2006 11:17:21

gecodeerd worden. Ook hier weer krijgen we een groot aantal prototypische vormen die dan geëvalueerd kunnen worden op basis van hun prestaties in een gesimuleerde omgeving.

Daar waar deze werkwijze abstract overkomt, is de werkwijze van Karl Chu, die hij verbeeldt in “proto-bionic” architectuur, opgebouwd rond een concreet wiskundig model, namelijk dat van het Lindermayer Systeem (L-system39). L-systems worden in modelleersoftware vaak gebruikt om simulaties van de groei van planten en mineralen te simuleren. Via deze systemen kan men door middel van een eenvoudige set formules zeer complexe objecten creëren.

2.8. Performatieve architectuur Een ander soort architectuur dat zijn opmars maakt, is de performatieve architectuur.

Hier worden de ‘prestaties’ van een gebouw als uitgangspunten voor een ontwerp genomen. Er wordt gebruik gemaakt van digitale technologieën om een prestatiegerichte simulatie af te leveren die een nieuwe invalshoek vormt naar het ontwerp toe.

In deze nieuwe informatie- en simulatiegedreven ontwerpcontext wordt het 82

expanderende paradigma van prestatiegericht ontwerpen zeer ruim geïnterpreteerd, gaande van financiële (het standpunt van de bouwheer), ruimtelijke, sociale en culturele tot puur technische aspecten (structureel, thermisch, akoestisch,…).

Analytische berekeningstechnieken, gebaseerd op de finite-element method (FEM) – waar een model opgedeeld wordt in kleine, met elkaar verbonden mesh-elements – worden gebruikt om op nauwkeurige wijze structurele, energetische en vloeistofdynamische analyses voor gebouwen van om het even welke vormelijke complexiteit op uit te voeren. De resultaten hiervan worden meestal grafisch weergegeven. Door deze analyses dan weer te superposeren kunnen we op een relatief eenvoudige manier een oplossing selecteren die een optimale prestatie biedt.

Concreet denken we hier aan bijvoorbeeld een hoog flatgebouw, omgeven door een aantal andere flatgebouwen. Dit is een situatie die aan de voet van het gebouw vaak heel wat turbulenties met zich kan meebrengen. Men kan hierop anticiperen door aan de hand van dergelijke performatieve modellen de vorm van dit gebouw optimaal voor 39 HENDRIKX W., “Het gedrag van planten binnen een ecosysteem”, Thesis aan de Transnationale Universiteit Limburg, juni 2004. (Geraadpleegd op 13 maart 2006 op http://lumumba.uhasselt.be/ ~wozlev/thesis/doc/Thesistekst.doc)

tekst_afbeeldingen_01.indd 82

21/03/2006 11:17:21

032 - L-system sequentie

tekst_afbeeldingen_01.indd 83

21/03/2006 11:17:23

033 - L-system

tekst_afbeeldingen_01.indd 84

21/03/2006 11:17:25

034 - ZED-project van Future Systems

tekst_afbeeldingen_01.indd 85

21/03/2006 11:17:28

035 - CFD-analyse van windstromen voor project ZED

tekst_afbeeldingen_01.indd 86

21/03/2006 11:17:31

deze situatie te concipiëren.

In het kader van het ‘Zero Emissions’ beleid van de Europese Commissie, zijn Future Systems40 en het Martin Centre (het departement architectuur aan Cambridge University) een onderzoek gestart naar de haalbaarheid hiervan. Ze ontwierpen een gebouw dat uitgerust wordt met een windturbine die genoeg energie levert om het hele kantoorgebouw in zijn eigen energiebehoefte te laten voorzien. De vorm van het gebouw werd met behulp van CFD41-software zo geconcipieerd dat de wind deze turbine op een zo efficiënt mogelijke wijze kan aandrijven.

3. Parametrisch ontwerpen als methode42 Architectuur en engineering beroepen zitten momenteel op een technologische tijdbom, welke het uitzicht van deze vakgebieden wel eens drastisch zou kunnen veranderen. Parametrisch ontwerpen zou hierin door zijn flexibel karakter wel eens een doorslaggevende rol kunnen spelen. Door te werken met parameters kan een ontwerp in een late fase nog gemakkelijk grote veranderingen ondergaan. Bij zulke grote veranderingen volstaat het vaak – op voorwaarde dat je parametrisch model goed gestructureerd opgebouwd is – om enkele parameters aan te passen, hetgeen

87

zijn weerslag zal hebben op alle hieraan gekoppelde onderdelen. Hierdoor is het niet meer nodig reeds getekende informatie handmatig (tekenkundig) aan te passen.

Doordat het op computers mogelijk is bijna alles via parameters aan te sturen, is parametrisch ontwerpen een ontwerpmethode die gebruik kan maken van alle hierboven besproken ontwerpinstrumenten die ontwerpsoftware ons ter beschikking stelt. Deze ontwerpmethode wordt aangeduid met de afkorting PEN43 (Parametric-ENabled). Ze wordt in de tijd echter voorafgegaan door BIM44. BIM mag daarom als grondlegger van het parametrisch ontwerpen beschouwd worden, maar het is de PEN-methode die voor het eerst optimaal gebruik maakt van parameters in een ontwerpomgeving.

40 http://www.future-systems.com/ 41 Computational fluid dynamics: gebruik makende van computers analyseert men problemen in verband met fluid dynamics (vloeibare dynamica) 42 SCHINNERER V., “Preparing for Building Information Modeling” , AIA. (Geraadpleegd op 13 maart 2006 op http://www.aia.org/nwsltr_pm.cfm?pagename=pm_a_20050722_bim) 43 SELETSKY P., “Goodbye CAD. Goodbye BIM. Hello PEN”, AECbytes Viewpoint, nr. 3, 10 maart 2004 (geraadpleegd op 6 februari 2006 op http://www.aecbytes.com/viewpoint/2004/issue_3.html) 44 Building Information Modeling: ontwerptools zoals ArchiCAD, Catia, Revit en Triforma maken van deze werkwijze gebruik

tekst_afbeeldingen_01.indd 87

21/03/2006 11:17:31

BIM heeft architecten en ingenieurs doen inzien dat deze hulpmiddelen nieuwe mogelijkheden bieden om hun werk te documenteren op punten waar het digitaal tekenen van lijnen en cirkels om architecturale elementen weer te geven niet langer volstaat. Deze elementen kunnen nu vervangen worden door parametrisch gemodelleerde objecten. Al deze elementen – die door ze samen te voegen een gebouw gaan vormen – worden aan een database gekoppeld die ervoor instaat dat deze elementen op een conventionele manier op ‘plan’ gezet worden – gegenereerd uit het 3D model. Op deze manier verkrijgen we hoogst interactieve, zelfanalytische plannen. Wanneer men een deur verplaatst, zal dit zijn neerslag hebben in zowel de snedes als op grondplan als in de detaillering. Deze manier van werken leidt tot een zeer grote tijdsefficiëntie omdat men niet steeds 2D-tekeningen moet gaan aanpassen met de laatste nieuwe details – een proces waarin zeer vaak nodeloos fouten sluipen.

Nu kunnen we ons natuurlijk de vraag stellen tot wat dit BIM juist leidt. Blijft het niet beperkt tot een efficiënter produceren van conventionele 2D-informatie?

In zekere zin is dit zeker het geval. BIM moeten we eerder zien als een lineaire verandering ten opzichte van het klassiek omgaan met ontwerpen en uittekenen. De 88

echte stap voorwaarts wordt vandaag gezet door PEN. Het verschil tussen beide vinden we terug in het ‘representeren’ van een gebouw tegenover het ‘simuleren’ van het bouwen. Het gaat om een methodologie die de kracht die vervat zit in het bedenken, bouwen en controleren van een virtueel gebouw samenbrengt, modelleert, visualiseert, analyseert en simuleert – en onvermijdbaar linkt aan de conceptie, constructie en controle van een echt gebouw.

Welke waarde heeft PEN nu concreet voor architecten en ingenieurs? Tot nu toe hebben de pioniers in PEN-modellen (Archicad, Revit, etc…) een minimale invloed gehad op onze ontwerpcultuur. Ze hebben wel een richting aangegeven naar een beduidend productiever ontwerpproces voor de enkelingen die hierin interesse toonden. Wanneer we PEN echter naar een hoger niveau tillen en een heel designteam simultaan aan een PEN-model laten werken – meerbepaald aan verschillende aspecten van het bouwen – zouden we tot een werkwijze kunnen komen die verder gaat dan het quasi lineaire werken van BIM. Een nauwere samenwerking tussen architect en ingenieur creëert een andere kijk op aansprakelijkheid, waardoor ideeën die vroeger onmogelijk leken vanuit hun gescheiden perspectief op de zaken, nu eindelijk werkelijkheid kunnen worden. Er ontstaat een

tekst_afbeeldingen_01.indd 88

21/03/2006 11:17:31

realtime samenwerking tussen alle ingenieurdisciplines, de bouwheer en de architect, rechtstreekse fabricatie van bouwelementen, gekoppelde raming en meetstaat, simulatie van specifieke constructiewijzen en logistiek op de werf, RFID (radio-frequency identification) tagging van alle bouwelementen, bouwfysische analyses, integratie van technische installaties,…

Zoals men kan zien gaat het hier niet meer enkel om het modelleren van een gebouw, maar over het aanbieden van een rijk aanbod aan services, analyses, berekeningen en simulaties, onafhankelijk van een enkele softwareoplossing.

Is deze manier van werken werkelijk haalbaar? En indien ja, hoe kunnen architecten en ingenieurs zich voorbereiden om dit in hun werkomgeving te integreren? Het staat als een paal boven water dat architecten ernaar snakken om meer controle uit te oefenen over het bouwproces. Hiervoor zullen zij risico’s moeten dragen, maar dit kan in de toekomst enkel leiden tot vooruitgang.

Architecten zullen er vooral voor moeten zorgen dat ze niet aan het kortste eind trekken.

Er zullen snel bouwfirma’s ontstaan die zelfstandig dit hele proces kunnen organiseren, waardoor de rol van architect als ontwerper en bouwer nog steeds beperkt zal blijven.

Dit heeft als gevolg dat de kwaliteit van de bouwwerken die op deze manier tot stand komen weer matig zal worden. We kunnen dit vergelijken met de huidige trend waarbij

89

architecten visualisaties moeten uitbesteden omdat zij zelf niet genoeg op de hoogte zijn van de meest recente technieken op dit gebied. Hierdoor laten zij een grote kans liggen om de kwaliteit van hun architectuur op te schroeven, want zeer vaak zouden zij in staat zijn hierdoor een aantal essentiële fouten te elimineren en bovendien zouden zij actiever meedenken over de beeldende waarde van hun architectuur. Zoals dit vaak het geval is met visualisaties zal bijvoorbeeld de detaillering diepgang missen omdat deze door de constructeur vaak niet met dezelfde fijngevoeligheid behandeld zal worden dan wanneer dit door de architect gedaan zou worden.

4. Rapid prototyping en de integratie in het ontwerpproces Rapid prototyping is een techniek die beter bekend staat als ‘3D printen’. Strikt genomen is rapid prototyping echter een verzamelnaam waaronder 3D printen, maar ook stereolithografie en selective laser sintering behoren. Tot op vandaag zijn het hoofdzakelijk productontwikkelaars, de medische sector en een aantal nichesectoren die veelvuldig van deze technieken gebruik maken. Door de snelle ontwikkeling en

tekst_afbeeldingen_01.indd 89

21/03/2006 11:17:31

de als maar stijgende kwaliteit van de afgeleverde producten kan deze techniek tegenwoordig zelfs in massaproductie ingeschakeld worden. Door de steeds toenemende mogelijkheden van deze machines krijgen we een veel groter rendement.

De relatief grote investering die de aankoop vergt wordt hierdoor gecompenseerd, waardoor steeds meer en meer vooruitstrevende architectenbureaus hun toevlucht zoeken tot dit flexibel hulpmiddel tijdens het ontwerpproces. William J. Mitchell45, een toonaangevend figuur wanneer we het hebben over de zoektocht naar een symbiose tussen architectuur en (CAD/CAM)-technologie, introduceerde al vroeg de eerste rapid prototyping in het architectuurproces als een methode om driedimensionale modellen te vertalen naar NC processing, bruikbaar voor fabricatie.

Een tekortkoming waar de huidige machines nog mee moeten afrekenen, is de beperkte grootte waarin men kan afprinten. Standaard machines slagen er in om modellen van ongeveer 35x35x35 cm af te printen. Er zijn machines op de markt die grotere objecten printen, maar de kostprijs hiervan loopt al snel op en de tijd die zo een print in beslag neemt loopt al snel op tot enkele dagen.

Rapid prototyping leent zich door zijn relatief lage gebruikskostprijs en hoge flexibiliteit 90

uitstekend tot het maken van studiemaquettes en prototypes van specifieke details.

We merken echter op dat het gebruik van deze techniek maar al te vaak beperkt blijft tot het uitprinten van afgewerkte 3D modellen tot presentatiemaquettes. Willen we echter vooruitgang maken en de mogelijkheden van dit nieuwe instrument ten volle benutten, zal er op dit gebied nog een mentaliteitswijziging moeten plaatsvinden.

Stereolithografie is momenteel een van de meest gebruikte rapid prototype technieken voor kunststofobjecten. De werking ervan is even eenvoudig als geniaal. Vertrekkende van een 3D bestand46 wordt een object laag per laag opgebouwd (een tiental lagen per millimeter) in een polymeerbad waarin het polymeer verhardt op die plaatsen waar het door een UV-laserstraal geraakt wordt. Indien het model overkragingen bevat die tijdelijk ondersteund moeten worden, worden die automatisch gegenereerd tijdens het invoeren van het model in de machine.

45 Uit “An interview with William J. Mitchell on new space for learning, education and creativity.”, MIT, Cambridge, Herfst 2003 (geraadpleegd op 17 maart 2006 op http://web.media.mit.edu/~federico/ creativity/mitchell/wjm_trans.htm) 46 .STL, de meest gebruikte interface tussen CAD-programma’s en de rapid prototyping machines

tekst_afbeeldingen_01.indd 90

21/03/2006 11:17:32

lift, beweegt in Z-richting

UV-laser, verplaatsbaar in XY-richting

support

IR-laser, verplaatsbaar in XY-richting verwarming + klimaatcontrole nivellerende trommel

poedervat

piston, verplaatsbaar in Z-richting piston, verplaatsbaar in Z-richting

piston, verplaatsbaar in Z-richting

036 - SLA / 037 - SLS

tekst_afbeeldingen_01.indd 91

21/03/2006 11:17:33

Een andere veelgebruikte techniek is SLS47. In de casestudy ‘Manneke Pi’ wordt van deze techniek gebruik gemaakt om een prototype te ontwikkelen. SLS is een additieve productietechniek waarbij het model laag voor laag opgebouwd wordt uit nylonpoeder.

Dit is ook mogelijk met polystyreen, een aantal metaalpoeders – zoals roestvrij staal, brons48- en zelfs titaniumpoeder49 – en gieterijzand50. Door gebruik te maken van een hoog-vermogen laser (bijvoorbeeld een carbondioxide laser) wordt het poeder plaatselijk verhit van 179°C tot 180°C – de smelttemperatuur van nylonpoeder – en aan elkaar gesmolten. De aansturing gebeurt ook hier weer op basis van een .STLbestand. Het uiteindelijk verkregen prototype is mechanisch belastbaar, zodat ook functionele klikverbindingen en scharnieren gemaakt kunnen worden. Verder kan in deze prototypen geboord en geschroefd worden.

Het SLS prototype kan achteraf geïmpregneerd worden met een speciale hars, waardoor het prototype waterdicht en drukbestendig wordt.

Een belangrijk voordeel ten opzichte van stereolithografie is de mogelijkheid om in de bak met poeder meerdere objecten tegelijkertijd te vervaardigen. Het losse poeder doet namelijk dienst als ondersteuning voor alle objecten. Hierdoor kan een grotere productiviteit bekomen worden.

92

Andere technieken zoals de 3D-printer (waarvan de Z-Corp51 de bekendste merknaam is) bestaan erin het model eveneens op te bouwen in lagen, maar dan door het materiaal laag per laag te printen. De grondstof hiervoor is vaak een poeder waarover een inkjetprintkop een bindmiddel verspreidt. Dit proces herhaalt zich laag na laag, om zo het object op een manier die analoog is aan stereolithografie op te bouwen. Het voordeel van deze techniek is dat men op deze manier in staat is verschillende materialen te combineren in een object. Bovendien is de maximale afdrukgrootte over het algemeen groter dan die van stereolithografie.

47 X, “Selective Laser Sintering (SLS)”, Mercatel. (geraadpleegd op 14 maart 2006 op http://www. mercatel.nl/prototyping/sls.htm) 48 X, “Rapid Prototyping”, Paramount PDS (geraadpleegd op 17 maart 2006 op http://www. paramountind.com/business_prototyping.html) 49 ENGEL B., BOURELL D.L., “Titanium alloy powder preparation for selective laser sintering”, Rapid Prototyping Journal, juni 2000, nr. 2, p. 97 - 106 (geraadpleegd op 17 maart 2006 op http://www. emeraldinsight.com/Insight/viewContentItem.do?contentType=Article&hdAction=lnkhtml&contentId=1 455159) 50 Gieterijzand is de verzamelnaam voor de reststof die ontstaat bij het gebruik van gietvormen in ijzergieterijen.

51 http://www.zcorp.com/

tekst_afbeeldingen_01.indd 92

21/03/2006 11:17:33

5. Metadata Metadata kunnen we in de ruime zin van het woord verstaan als data die naast of achter andere data verscholen zitten. M.a.w. metadata zijn data over data. Nog eenvoudiger, maar hierdoor ook iets minder nauwkeurig, kunnen we zeggen dat metadata ‘informatie over data’ zijn.

In een 2D-tekening kunnen bijvoorbeeld het nummer van de tekening, de naam van een object,… beschouwd worden als metadata. Een eenvoudig 3D object zoals een kubus kan heel wat metadata bevatten. Zo kan aan de kubus een naam meegegeven worden, maar ook het materiaal waaruit de kubus moet bestaan, de kleur, de kostprijs, de afmetingen en zijn status in het productieproces. Het zijn veel voorkomende voorbeelden van metadata die aan een eenvoudig 3D object gekoppeld kunnen worden.

In een Product Lifecycle Management omgeving52, waar data waarden kunnen hebben die de geometrie omschrijven, kunnen metadata informatie bevatten die de betekenis van de waarden beschrijft. Life cycle status of effectiviteit zijn hiervan voorbeelden.

Metadata bestaan vaak uit informatie die niet enkel van belang is voor de ingenieurs en fabrikanten. Kleur kan van belang zijn voor de marketingafdeling. Kostprijs kan van

93

betekenis zijn verkoopsafdelingen en de status van een object – of het nu om WIP (work in progress) of om al afgewerkte producten gaat – heeft zijn nut in bijna elk stadium van het fabricatieproces.

Het is vanzelfsprekend dat metadata niet nieuw zijn. Metadata worden al lange tijd in ontwerp en fabricatie gebruikt. Zelfs buiten CAD systemen vinden we het gebruik van metadata regelmatig terug. We kunnen zelfs stellen dat de hierboven aangehaalde definitie toepasbaar is zowel in computeromgevingen, op papier als in onze geheugens.

Metadata kennen we al net zo lang als we conceptueel kunnen denken.

Wat maakt metadata vandaag de dag zo belangrijk? Het antwoord hierop vinden we terug in de manier waarop engineering zich verplaatst van fysieke representatie naar digitaal model. We zitten vandaag op een scharnierpunt in de tijd waarop een aantal sleutelfactoren volwassen geworden zijn en daardoor de mogelijkheid creëren om 52 PLM-omgevingen ondersteunen een ontwerper in zijn ontwerpproces en het beheer ervan, van concept tot gerealiseerd product. Meestal wordt hiermee een softwareomgeving bedoeld.

tekst_afbeeldingen_01.indd 93

21/03/2006 11:17:33

een volledig bruikbaar digitaal model te leveren – iets wat al verschillende jaren de ontbrekende schakel blijkt te zijn.

Quasi-fysieke communicatie tussen verschillende systemen is niet langer de enige mogelijkheid. Het is uitgegroeid tot bussiness as usual. Ethernet, het internet en protocollen zoals TCP/IP53 staan efficiënte communicatie tussen computers toe.

Belangrijk is ook dat deze communicatie hierdoor niet enkel en alleen meer tussen computers binnen eenzelfde bureau hoeft te gebeuren. Communicatie is zelfs mogelijk wanneer de twee afdelingen zich aan de andere kant van de wereld bevinden.

Deze nieuwe bouwstenen van communiceren liggen aan de basis van een groot aantal toepassingen om informatie te delen. Werkbare digitale modellen, zelfs de meest complexe projecten, zijn hierdoor realiteit geworden. Deze realiteit vraagt van deze modellen natuurlijk meer dan enkel geometrie met de daarbij horende visualisaties.

Dit resulteert in een steeds stijgende vraag naar informatie. Metadata zullen hierin als drager een sleutelrol spelen.

Hoewel metadata iets vrij abstract lijkt, worden er toch voortdurend nieuwe standaarden en technieken ontwikkeld om metadata op een efficiënte wijze te kunnen gebruiken.

94

XML is ongetwijfeld één van de bekendste recente ontwikkelingen op dit gebied.

XML (eXtensible Markup Language) is een standaard voor het definiëren van formele markup-talen voor de representatie van gestructureerde gegevens in de vorm van platte tekst. Deze representatie is zowel machineleesbaar als leesbaar voor de mens.

XML is een bepaalde manier om gegevens gestructureerd vast te leggen. Het is niet alleen geschikt om gegevens in op te slaan maar wordt de laatste tijd ook meer en meer gebruikt om gegevens via het internet te versturen.

XML zorgt voor die herkenbaarheid van gegevens. Voorbeeld: een XML-bestand dat een kubus en een bol van eigenschappen voorziet zou er als volgt uit kunnen zien: <?xml version=”1.0” encoding=”ISO-8859-1”?> <3D model naam=”een kubus en een bol”> <kubus> <naam>kubus_01</naam> <kleur>rood</kleur> </kubus> 53 TCP/IP is een verzamelnaam voor de reeks netwerkprotocollen die voor een grote meerderheid van de netwerkcommunicatie tussen computers instaan

tekst_afbeeldingen_01.indd 94

21/03/2006 11:17:33

<bol> <naam>bol_01</naam> <kleur>geel</kleur> </bol> </3D model>

Het gaat in dit bestandsformaat om de structuur van informatie, dit in tegenstelling tot HTML, waarin het meer gaat om de presentatie van de informatie. In een HTMLbestand beschrijven de tags wel hoe informatie moet worden gepresenteerd maar niet wat deze informatie betekent.

Een variant op de XML-standaard die nauwer aansluit bij het file-to-factory gebeuren is 3DXML. Deze werd ontworpen om metadata en geometrische gegevens in eenzelfde bestand op te slaan. Het gaat hier om een standaard die een 3D model, vaak gedefinieerd door de VRML54-standaard, voorziet van metadata in XML-formaat. Een bijkomend voordeel van de 3DXML-standaard is de zeer kleine bestandsgrootte. Dit is van groot belang, vermits de bestanden waarmee gewerkt wordt vaak via internet toegankelijk gemaakt zullen worden.

6. Centrale dataopslag (24u/netwerk bureau)

95

Het is belangrijk dat alle meewerkende partijen steeds aan het zelfde 3D-model werken. Op deze manier worden een groot aantal fouten die kunnen ontstaan door het gebruik van verouderde versies vermeden. Vermits de partijen vaak niet samen op één locatie werken, kan een oplossing met centrale dataopslag via een beveiligde internetverbinding vaak uitkomst brengen.

Deze oplossingen worden gekoppeld aan een platform waarin lastenboeken, werfverslagen, plannen, foto’s,… op een gestructureerde wijze hun plaats krijgen. Door dit platform op te stellen vanuit verschillende gebruikerniveaus, kan men dit systeem voor iedereen – zelfs de arbeiders op de werf – toegankelijk maken.

Een voorbeeld van dergelijk platform dat in Nederland ontwikkeld werd is ‘Bouwshare’55.

Deze oplossing koos ervoor om alle activiteiten te laten plaatsvinden op een website 54 Virtual Reality Modeling Language. VMRL staat toe virtuele werelden te creëren op interne netwerken en het internet. Men kan deze aan elkaar linken met een principe dat parallel staat met de gewone hyperlink die we terugvinden in HTML (http://www.w3.org/MarkUp/VRML/) 55 http://www.bouwshare.nl/

tekst_afbeeldingen_01.indd 95

21/03/2006 11:17:33

waarop elke deelnemer van het desbetreffende bouwproject kan inloggen. Zo kan men de voor hem/haar relevante documenten opvragen en delen met anderen.

7. Juridische aspecten56 Een bouwproces is op juridisch vlak een complex geheel van overeenkomsten en handelingen tussen bouwheer, architect, ingenieur, aannemer, bouwpromotor en mogelijk nog andere partijen. Elk van deze partijen is aansprakelijk voor een deel of voor het geheel van de schadegevallen of gebreken die zich bij bouwprojecten kunnen voordoen. Concreet stelt zich dus de vraag voor welke fouten elk van deze partijen verantwoordelijk kan gesteld worden en meerbepaald hoe die aansprakelijkheden van de verschillende partijen zich tot mekaar verhouden. Of anders gezegd: wie is aansprakelijk waarvoor en in welke mate?

Bij file-to-factory-projecten is dit probleem van de verdeling van de aansprakelijkheden nog acuter. Dergelijke projecten komen namelijk tot stand in samenspraak tussen architect, technisch expert (ingenieur) en aannemer. Omdat zij werkelijk samenwerken 96

aan één project, is het heel moeilijk om duidelijk af te bakenen wie precies welk deel van de opdracht voor zijn rekening genomen heeft. Bijgevolg is dan ook veel moeilijker te bepalen wie de aansprakelijkheid zal dragen voor welk deel.

In een klassiek bouwproject ontwerpt de architect de bouwwerken en is hij diegene die de plannen en lastboeken opstelt. Het zal dan ook uitsluitend de architect zijn die hiervoor de verantwoordelijkheid draagt.

Wel rust op de aannemer de verplichting om de bouwheer te wijzen op conceptiefouten.

Een voorbeeld van een conceptiefout is een fout in de stabiliteit van het gebouw. Ook een slechte materiaalkeuze wordt beschouwd als een ontwerpfout van de architect.

Hij zal dan ook aansprakelijk zijn wanneer het gekozen materiaal niet geschikt is voor de toepassing waarvoor het gebruikt wordt. Het gaat zelfs nog verder: wanneer een architect nieuwe materialen gebruikt en hij zich daarbij niet laat bijstaan door de fabrikant van deze materialen, is hij als enige aansprakelijk voor de risico’s van de innovatie. Het 56 DEKETELAERE, K., en VERBEKE, A., (eds.), Handboek bouwrecht, Antwerpen, Intersentia, 2004, 1093.

BURSSENS, F., Aannemingsrecht in hoofdlijnen, Antwerpen, Maklu, 2001, 505.

tekst_afbeeldingen_01.indd 96

21/03/2006 11:17:33

spreekt dan ook voor zich dat de architect een groot aansprakelijkheidrisico draagt bij file-to-factory-projecten. Het typische aan dergelijke projecten is immers dat er originele constructies ontworpen worden waarin ieder onderdeel uniek is. Het is meestal zo dat het gebouw ontworpen wordt in samenspraak tussen architect, technische expert, aannemer en fabrikant. Het ontwerpen gebeurt dus in team, wat tot gevolg heeft dat de architect zijn aansprakelijkheid deelt met de andere betrokken partijen.

Daarnaast kan een architect zich bevrijden van zijn aansprakelijkheid wanneer hij aantoont dat hij voor specifieke technische studies een beroep heeft gedaan op een technisch expert omdat hij voor de betreffende studie niet bevoegd is. De architect zal in dat geval wel moeten aantonen dat de expert goed is in zijn vakdomein. Ook is hij nog aansprakelijk voor die delen van de studie waarvan hij geacht wordt over de nodige vakkennis te beschikken.

Voor de uitvoeringsfouten is in principe de aannemer aansprakelijk, omdat het in de eerste plaats de aannemer is die de werken moet uitvoeren in overeenstemming met de plannen en het lastenboek van de architect. Wanneer aangetoond kan worden dat de architect onvoldoende toezicht hield op de werken, kan ook de architect naast de aannemer aangesproken worden voor uitvoeringsfouten.

97

Specifiek aan file-to-factory-procedures is dat er gewerkt wordt met innovatieve en gespecialiseerde technieken en materialen. In zulke omstandigheden zal de aannemer zich moeilijker van zijn aansprakelijkheid kunnen bevrijden, omdat hij geacht wordt over een zekere expertise te beschikken waarover de architect moeilijk controle kan uitoefenen.

De hierboven geschetste principes staan haaks op een file-to-factory-werkwijze. Sterker nog, de manier waarop de aansprakelijkheden van architect, ingenieur en aannemer naar huidig recht geregeld zijn, vormt een belemmering voor de doorbraak van deze manier van werken. De redenering die ons tot deze conclusie brengt is de volgende.

In een file-to-factory-project werken architect, aannemer en ingenieur als één team aan de opdracht. Het resultaat van deze samenwerking veruitwendigt zich in één enkel digitaal bestand. Dit document heeft zowel de functie van ontwerpdocument als van constructief model. Met andere woorden, de architect ontwerpt in het digitaal bestand, terwijl in datzelfde document ook de constructie van het gebouw moet af te lezen zijn.

tekst_afbeeldingen_01.indd 97

21/03/2006 11:17:34

Het bestand moet dus verschillende lagen hebben.

Volgens Branco Kolarevic is het belangrijkste gevolg van deze nieuwe manier van werken dat de architect de rol krijgt van “coördinator van informatie”.57 Het doel van deze manier van werken is het hele bouwproces te optimaliseren door het samenbrengen van informatie. Het eenmaken van de informatie bevordert de efficiëntie op het terrein.

Het juridische gevolg van deze werkwijze is nu dat het digitaal model het belangrijkste onderdeel wordt van het contract op constructief gebied. Er bestaat slechts één document, waardoor alle informatie die nodig is uit dat document gehaald moet worden.

Deze werkwijze is dan ook een ware ommekeer in de manier waarop traditioneel een bouwproces aangepakt wordt.

Volgens de klassieke werkwijze geeft de architect de ingenieur enkel basisplans door.

Op die manier is het erg duidelijk welke zaken de ingenieur toevoegde. Dit maakt het de architect later ook makkelijker zich te bevrijden van zijn aansprakelijkheid doordat hij eenvoudiger de aansprakelijkheid van de ingenieur kan aantonen. Het delen van digitale data tussen de verschillende betrokken partijen wordt ontmoedigd omdat ieder 98

zijn aansprakelijkheid wil beperken. Men wil duidelijke grenzen trekken tussen ieders werk, om op die manier iedereen aansprakelijk te kunnen stellen voor zijn deel van het werk.

Het juridische tegenargument voor deze klassieke manier van werken is nochtans eenvoudig. Vanuit economisch standpunt kan de werkwijze die eigen is aan een fileto factory-procedure alleen maar aangemoedigd worden. Wanneer de verschillende partijen samen werken in één enkel document, betekent dit dat er een maximale informatie-uitwisseling is tussen de verschillende betrokken partijen. Bijgevolg verloopt het project veel efficiënter vermits er geen informatiedeficit optreedt. Dit heeft op zijn beurt tot gevolg dat er minder reden bestaat tot aansprakelijkheden. Immers, des te meer informatie men tot zijn beschikking heeft, des te minder fouten men maakt.

57 KOLAREVIC B., Architecture in the digital age. Design and manufacturing, New York, Spon Press, 2003, p. 60 Branko Kolarevic houdt in dit hoofdstuk een waar pleidooi voor de architect als “masterbuilder”.

tekst_afbeeldingen_01.indd 98

21/03/2006 11:17:34

tekst_afbeeldingen_01.indd 99

21/03/2006 11:17:34

tekst_afbeeldingen_01.indd 100

21/03/2006 11:17:34

DEEL IV: To factory

tekst_afbeeldingen_01.indd 101

101

21/03/2006 11:17:34

tekst_afbeeldingen_01.indd 102

21/03/2006 11:17:34

Vorige hoofdstukken tonen aan dat men vandaag in staat is bijna alle mogelijke

103

vormen visueel voor te stellen en digitaal te ontwerpen. Bovendien kan men deze grote diversiteit aan ontwerpen ook nog vaak aan de realiteit toetsen door ze allerhande simulaties te laten ondergaan. Men kan zelfs virtueel al deze ontwerpen zodanig detailleren dat het bijna vanzelfsprekend wordt dat alles ook effectief gerealiseerd kan worden. Het is op dit punt dat het tijd wordt om terug even met de twee voeten op de grond te komen en na te gaan waar de grenzen – die de virtuele wereld blijkbaar niet meer kent – van onze machines en materialen liggen en hoe dit alles binnen een aanvaardbaar budget gerealiseerd kan worden. Dit gebeurt doorgaans onder de noemer ‘mass-customization’, een hedendaagse interpretatie van het moderne principe van massaproductie.

De doorgedreven digitalisering die we, zoals hiervoor beschreven, terugvinden in het ontwerpproces, heeft ook zijn weg gevonden naar de nieuwe productietechnieken.

Manuele bediening van machines wordt vervangen door digitale programma’s, met als belangrijkste gevolgen een grotere nauwkeurigheid, snelheid en vrijheid. Dit zijn drie voorwaarden waaraan minstens voldaan moet worden om mass-customization

tekst_afbeeldingen_01.indd 103

21/03/2006 11:17:34

economisch rendabel te maken.

Naast ontwerp en constructie, ontsnappen ook de materialen niet aan deze digitale evolutie. Ontwikkelingen zorgen voor een nog breder gamma aan toepassingen en een steeds groeiende ontwerpvrijheid. Daar staat wel tegenover dat nieuwe materiaaltoepassingen ook vaak nieuwe productietechnieken vragen.

1. Mass-customization De strakke vormen van het modernisme werden voor een groot deel bepaald door de Fordiaanse58 paradigma’s van industrieel fabriceren. Het productieproces werd doordrongen van standaardisatie, prefabricatie en on-site installatie. Het rationele aspect van deze manier van werken dicteerde een eenvoudige vormgeving boven complexiteit en repetitie boven afwisseling.

Deze starheid van productie is niet langer noodzakelijk omdat digitaal gecontroleerde machines unieke, complex vormgegeven componenten met evenveel gemak en met een kostprijs die niet langer exuberant is, kunnen produceren. Met andere woorden, variatie compromiteert niet langer de efficiëntie en het economisch aspect van 104

productie.

De vraag om one-of-a-kind bouwcomponenten te produceren met hetzelfde gemak als gestandaardiseerde onderdelen, heeft ‘mass-customization’ in het ontwerp-, bouw- en productieproces geïntroduceerd. Het is net zo gemakkelijk en even duur om met een CNC-milling machine 1000 unieke als 1000 identieke onderdelen te produceren.

Mass-customization, het post-Fordiaanse paradigma voor de economie van de twintigste eeuw, werd door Joseph Pine gedefinieerd als “the mass production of individuallycustomized goods and services, thus offering a tremendous increase in variety and customization without a corresponding increase in costs”59.

Bijna elke segment van onze economie, en onze industriële productie in het bijzonder, werd beïnvloed door mass-customization. Bijvoorbeeld Levi’s biedt volledig aangepaste 58 Henry Ford heeft de bestaande methodes van massaproductie beduidend verbeterd, onder andere door de ontwikkeling van de lopende band en de toepassing ervan in de door hem opgerichte Ford Motor Company. Fordiaans slaat dus op de productievorm die zich aan deze werkwijze spiegelde en die zijn opmars maakte in de naoorlogse decennia in de westerse industriële landen.

59 X, Mass Customization: The New Frontier in Business Competition, Harvard Business School Press, 1993

tekst_afbeeldingen_01.indd 104

21/03/2006 11:17:34

jeansbroeken aan, die vervaardigd worden vertrekkende van lichaamsafmetingen die genomen worden door een scanner en dan rechtstreeks door de computer verwerkt worden. De kostprijs hiervan is nauwelijks hoger dan die van een standaard broek.

Motorola, Panasonic en ondertussen vele andere hebben gelijkaardige projecten op touw gezet.

Vreemd genoeg is mass-customization uiterst geschikt voor de logge industrietak die de bouw al wel eens wil zijn. Mensen houden ervan hun huis te personaliseren, bedrijven onderscheiden zich graag van hun concurrenten. Vaak blijft deze onderscheiding beperkt tot visuele maquillage. Door de introductie van dit proces in de bouwindustrie zal het gepersonaliseerde huis echter een andere betekenis krijgen, maar belangrijker, ook voor iedereen betaalbaar worden.

Digitaal gestuurde productieprocessen zullen een andere interpretatie van seriewerk in architectuur introduceren, één die gebaseerd is op locale variatie en verscheidenheid in series.

In de modernistische esthetica werd het huis beschouwd als een voor u vervaardigd item, ‘a machine for living’60. Massaproductie zou de beste ontwerpen beschikbaar maken voor een grote markt en design zou niet langer een privilege zijn voor de

105

elite. Het schoolvoorbeeld van zuiver omgaan met deze constructieve standaardisatie is Le Corbusiers Maison Dom-Ino61. Enerzijds was dit niet meer dan een eenvoudig technisch productiesysteem, anderzijds ging het om een spel met het woord Dom-Ino. Met deze naam refereerde hij naar een huis dat even gestandaardiseerd was als een dominosteen. Hij wenste dit dan ook te beschouwen als een voorziening die qua vorm en montagetechniek op een typisch industrieproduct leek. Het doel hiervan bij masscustomization blijft gelijkaardig, alhoewel geherinterpreteerd.

2. Digitale productie Aan de basis van deze nieuwe productieprincipes ligt ongetwijfeld de technologische vooruitgang in ons digitale tijdperk. Daardoor ontstaat een directe link tussen wat bedacht kan worden en wat we kunnen construeren. Belangrijk hierbij is te weten dat 60 Le Corbusier: Inside the Machine for Living 61 FRAMPTON K., Moderne architectuur. Een kritische geschiedenis, Roeselare, Roularta Books, 1992, p.

186.

tekst_afbeeldingen_01.indd 105

21/03/2006 11:17:34

niet alleen onze ideeën digitaal gerealiseerd worden, ook de realisatie gebeurt digitaal door de “file-to-factory” processen, CNC62-fabricatietechnologieën.

De complexiteit van organische architectuur heeft architecten uit pure noodzaak gedwongen om terug dichter bij het productieproces te staan. Hoe kunnen gebogen oppervlakken, die prominent aanwezig zijn in organische architectuur, op een goede manier tot uiting komen zonder de ruimtelijkheid van het gebouw aan te tasten. Vanaf het moment dat realiseerbaarheid een directe functie van de berekenbaarheid wordt, is de vraag niet langer of een bepaalde vorm bouwbaar is, maar wel welke nieuwe instrumenten we nodig hebben om te kunnen voldoen aan de mogelijkheden die de digitale manieren van ontwerpen ons voorgeschoteld hebben.

2.1. 2D-fabricatie 2D-fabricatie is vandaag de dag de meest gebruikte digitale fabricatietechniek. Men vertrekt steeds van plaatmateriaal dat, afhankelijk van het te versnijden materiaal en de dikte, met verschillende snijtechnieken computergestuurd versneden wordt.

106

Plasma-boogsnijden, laser-beam en waterstraalsnijden zijn de meest voorkomende technieken. Het basisprincipe bestaat erin ofwel de snij-‘kop’, dan wel het bed met het materiaal (of een combinatie van beide) volgens X- en Y-richting te bewegen.

De bewegingen die de kop volgt worden gestuurd door de CNC-gegevens die in de machine ingegeven worden.

Het paviljoen voor BMW op de Internationale Autotentoonstelling in Frankfurt am Main (1999), ontworpen door Bernhard Franken63, maakt voor de productie van de dragende staalstructuur gebruik van aluminiumplaten die door middel van 2D-fabricatie op maat gesneden werden. De aluminium draagstructuur werd ontworpen op basis van het wireframemodel van de ‘bubble’. Door de wires op basis van structurele berekeningen een dikte mee te geven bekomt men platen die men, na ze in een 2D-tekening verenigd te hebben, gemakkelijk kan uitsnijden. Hierbij kan men gebruik maken van een van de technieken die hierna besproken worden.

62 Computer(ized) Numerical(ly) Control(led). CNC ontstond in de late jaren 40, als de opvolgers van de (niet-digitale) NC machines (Numerically Controlled).

63 http://www.franken-architekten.de/

tekst_afbeeldingen_01.indd 106

21/03/2006 11:17:34

038 - Bubble Paviljoen

tekst_afbeeldingen_01.indd 107

21/03/2006 11:17:36

039 - Plaatsing van de glazen panelen voor de Bubble

tekst_afbeeldingen_01.indd 108

21/03/2006 11:17:38

2.1.1. Plasma-boogsnijden64 Plasma-boogsnijden werd ontwikkeld in de jaren ’50 om metaalsoorten te snijden die niet met vlammen gesneden konden worden, zoals roestvast staal, koolstofstaal, chroomnikkel staal, alle geharde staalsoorten65, non-ferro metalen, aluminium maar ook koper en gietijzer66. Het plasma snijproces maakt gebruik van elektrisch geleidend gas dat de energie van een elektrische stroombron door een plasma snijtoorts naar het te snijden materiaal brengt. De gebruikte plasma gassen zijn onder andere argon, hydrogen, nitrogen en mengsels hiervan met lucht en zuurstof.

De plasma boog wordt hierdoor tot een temperatuur van 13.871,11°C verhit. Bij deze temperatuur is deze boog in staat deze metalen te smelten en tegelijkertijd te doordringen, waardoor het materiaal versneden wordt. De toevoeging van een gas dat tegen hoge snelheid mee door de kerfsnede gestuurd wordt, zorgt ervoor dat overblijfselen van het gesmolten materiaal aan de onderzijde van de snede onmiddellijk verwijderd worden voor het metaal terug stolt.

Het proces brengt een hoge concentratie aan straling met zich mee – in de vorm van

109

ultraviolet en zichtbare straling – die geproduceerd wordt door het plasma-boogsnijden.

De intense warmte van de boog, met een verdamping van het metaal als gevolg, zorgt tevens voor een grote hoeveelheid dampen en rook.

64 X, “Standard metal cutting processes: laser cutting vs. water jet cutting”, tesko laser division. (geraadpleegd op 25 februari 2006 op http://www.teskolaser.com/laser_cutting2.html); HILAIRE S., “Using plasma arc cutting to clean-cut stainless steel sheet and plate”, thefabricator.com, 31 mei 2001. (geraadpleegd op 25 februari 2006 op http://www.thefabricator.com/PlasmaCutting/PlasmaCutting_ Article.cfm?ID=513) 65 Wanneer vloeibaar staal (met 1-2% koolstof) langzaam verwarmd wordt tot een temperatuur hoger dan 700°C, vormen zich austeniet-kristallen. Bij austenietkristallen is er ruimte voor koolstofatomen, tussen de ijzeratomen. Wanneer het staal enige tijd op deze temperatuur gehouden wordt, gaan de koolstofatomen zich van de randen van de kristallen verplaatsen naar de ruimte tussen de ijzeratomen, binnen in de kristallen.

Door het staal vanuit deze fase snel af te koelen tot beneden 200 °C door onderdompeling in water of olie, krijgen de koolstofatomen geen kans om de kristallen te verlaten. Omdat de koolstofatomen als het ware in de weg zitten, kunnen de ijzeratomen zich niet herschikken tot ferriet-kristallen. In plaats daarvan vormen zich martensiet kristallen. Men verkrijgt staal met een hardheid die groter is dan 52 Hrc, waardoor men over gehard staal praat.

66 X, “Snel, precies en schoon: Cloos plasmasnijden”, Cloos Nederland B.V. (geraadpleegd op 17 maart 2006 op http://www.cloos.nl/lastechniek/lasapparatuur_plasma.html)

tekst_afbeeldingen_01.indd 109

21/03/2006 11:17:38

snijgas

negatieve electrode

beveiligingsgas

plasmastraal

positief geladen metaal

040 - Plasmasnijden

tekst_afbeeldingen_01.indd 110

21/03/2006 11:17:39

water onder hoge druk

abrasief poeder

041 - Waterstraalsnijden

tekst_afbeeldingen_01.indd 111

21/03/2006 11:17:40

2.1.2. Waterstraalsnijden67 De technologie van het waterstraalsnijden is al ongeveer tien jaar in ontwikkeling. Het maakte zijn opgang in de auto-industrie waar het hoofdzakelijk gebruikt wordt om metalen te snijden. Ook in de lucht- en ruimtevaartindustrie wordt het ondertussen veelvuldig toegepast. Door de mogelijkheid grotere materiaaldiktes te kunnen snijden in vergelijking met lasertechnologie, kent het ook een grote opmars in de bouwindustrie.

Waterstraalsnijden is milieuvriendelijk en bovendien bij de meeste materialen ook sneller dan bijvoorbeeld lasertechnologie.

Bij het waterstraalsnijden wordt met een zeer dunne, krachtige waterstraal een nauwe snijspleet gemaakt. De energie om het materiaal te verspanen wordt verkregen door hoge druk en water door een nauw buisje te sturen. Dit buisje, de orifice, het deel in de snijkop waar alleen het water doorheen gaat, is gemaakt van een hoogwaardig en hard materiaal. Het proces is continu, en de pomp die gebruikt wordt om het water onder hoge druk te brengen levert gemiddeld een 3800 bar. De waterstraal die uit de snijkop komt heeft daardoor een snelheid van ongeveer 800 meter per seconde.

Binnen het waterstraalsnijden kunnen we twee soorten onderscheiden, te weten het 112

abrasief en niet-abrasief waterstraalsnijden.

Bij de abrasieve methode kan de energiedichtheid sterk verhoogd worden door toevoeging van een vaste stof met een hogere dichtheid dan water (abrasief). De mineralen die hiervoor aangewend worden, zijn afgeleid van vormzand (bv. Olivin 60 of Granat 80). Hoe groter de korrel, des te breder de snijstraal.

Niet-abrasief waterstraalsnijden heeft als nadeel dat de materiaalhardheid een beperkende factor vormt. Hoe harder het materiaal, des te moeilijker er met alleen water doorheen te komen is.

De techniek van het waterstraalsnijden heeft als belangrijk voordeel dat veel materialen gesneden kunnen worden. Bij het abrasief waterstraalsnijden is het mogelijk om bijna elke materiaalsoort te snijden. Geharde stalensoorten kunnen tot een dikte van 50 millimeter gesneden worden, normale stalen tot een dikte van 70 millimeter, nonferro metalen tot een dikte van 120 millimeter en zachtere materialen zoals schuim tot 300 millimeter. Deze waarden zijn echter de waarden die doorsnee machines 67 X, â&#x20AC;&#x153;Waterstraalsnijdenâ&#x20AC;?, IDE442 Materialiseren, Technische Universiteit Delft, 1999 (geraadpleegd op 25 februari 2006 op http://www.io.tudelft.nl/live/binaries/c47853db-2a97-43f7-95f9-a1772b1d9073/ doc/artikel1999A3.pdf)

tekst_afbeeldingen_01.indd 112

21/03/2006 11:17:40

kunnen halen. Wanneer we bij fabrikanten op zoek gaan naar hun specificaties, komen we waterstraalsnijders tegen die titanium tot een dikte van 300 millimeter68 kunnen snijden.

Bij niet-abrasief snijden is de materiaaldikte sneller een beperkende factor. Deze methode is geschikt voor het snijden van karton, kunststof, triplex, polyamide, gipsplaat, voedselproducten en rubber. Omdat er bij waterstraalsnijden geen hitte beïnvloede zone ontstaat is het zeer geschikt om bijvoorbeeld composieten en plastics te snijden.

Daarnaast zijn er nog vele andere materialen zoals textiel, papier, leer, isolatiematerialen, baksteen, messing, aluminium, AL-legeringen, brons, koper, keramiek, verschillende soorten schuim, glas, hout, marmer, vezelversterkte kunststoffen, honingraat- en sandwichmaterialen die met behulp van waterstraalsnijden versneden kunnen worden.

Bij dun staal en brosse materialen is het aan te raden andere snijtechnieken te gebruiken.

De snedekwaliteit bij het snijden van dikke materialen is zeer hoog. Naarmate de dikte en de hardheid van het materiaal toenemen, zal de straal echter eerder afbuigen en een waaiervormige structuur achterlaten op de snijkant van het werkstuk.

Met een waterstraal zonder toevoegingen is het mogelijk om te snijden met snelheden

113

tot 200 meter per minuut. Bij hardere materialen ligt deze snelheid lager. RVS (roestvrij staal) met een dikte van 40 millimeter kan bijvoorbeeld versneden worden met een snelheid tot 50 meter per minuut.

De kostprijs is sterk afhankelijk van het feit of men gebruik maakt van abrasief snijden, wat duurder is, dan wel van niet-abrasief snijden. Deze kosten hangen ook sterk af van het soort abrasief, want dit is in vele kwaliteiten en prijzen te verkrijgen.

De grote voordelen van het waterstraalsnijden zijn onder andere de afwezigheid van door hitte beïnvloede zones, geen stof en giftige dampen, geen breukvorming en complexe geometrische vormen kunnen eenvoudig gesneden worden met een minimaal materiaalverlies. De nadelen zijn beperkt tot een afbuiging van de straal bij te dikke materialen, vochtopname bij onbehandelde prepegs (pre-impregnated fibers) en veel lawaai bij abrasief snijden.

68 X, “General Information”, LAI East / LAI International, Inc. (geraadpleegd op 25 februari 2006 op http://www.laico.com/about_east.html)

tekst_afbeeldingen_01.indd 113

21/03/2006 11:17:40

2.1.3. Lasersnijden69 Lasersnijden is een industriële bewerkingstechniek die zijn opwachting maakte in de jaren ‘80. Zoals de naam doet vermoeden maakt deze snijtechniek gebruik van een laserstraal om materialen te snijden. Een laser is een elektromagnetische stralingsbron die een coherent licht uitzendt in een evenwijdige bundel. Om met de laserstraal te snijden, moet deze worden gefocusseerd tot een lichtcirkel waarvan de diameter slechts fracties van een millimeter bedraagt. Hierdoor wordt de intensiteit van de straal zo groot dat door smelten en verdampen van het materiaal zeer smalle en nauwkeurige gleuven worden gemaakt. Met de scherpe laserstraal kan men een groot aantal metalen en niet-metalen zoals kunststoffen, glas, hout en textiel snijden.

Doorgaans hebben laserstralen een vermogen dat ligt tussen 1500 en 2000 watt. Er vindt echter in de industrie een verschuiving plaats naar lasers van 4000 tot 6000 watt.

Zij bieden als voordeel dat dikkere platen versneden kunnen worden – tot ongeveer 32 millimeter – of dat dunnere platen tegen een hogere snelheid verwerkt kunnen worden. De snelheden liggen nog wel steeds een stuk lager dan die van de hierboven besproken waterstraalsnijders.

114

Binnen de wereld van bewerkingstechnieken spelen twee typen lasers een rol: De NdYAG-laser en de CO2-laser. De Nd-YAG-laser wekt, in verhouding tot de CO2-laser, doorgaans een kleiner vermogen op, en wordt daarom voornamelijk gebruikt in de elektronica-industrie. De CO2-laser gebruikt men voor het zwaardere werk, zoals in de metaalindustrie. Van de industriële lasers in Europa is ca. 75% van dit type.

Om goede snedes te maken in harde materialen is de hoge vermogensdichtheid van de laserstraal op zich vaak nog niet genoeg. Er wordt dan ook vaak een gasstroom toegevoegd. Het gas verzekert een effectieve overdracht van de laserstraal naar het werkstuk. Bovendien heeft het gas een koelende werking op het omliggende materiaal en verwijdert het het gesmolten en verdampte materiaal van de snijzone. Het gas beschermt eveneens de optische componenten (spiegels e.d.) tegen dampen en spatten. Om oxidatie van de snijkanten tegen te gaan, zal meestal een edelgas worden gebruikt. Helium of argon zouden hiervoor ideaal zijn, maar brengen in vele gevallen en te hoge kostprijs met zich mee, waardoor men meestal met speciale gasmengsels 69 BELL D., “Optimizing CO2 laser use: Part II”, 2006. (geraadpleegd op 25 februari 2006 op http:// www.thefabricator.com/LaserCutting/LaserCutting_Article.cfm?ID=1284)

tekst_afbeeldingen_01.indd 114

21/03/2006 11:17:40

snijrichting, snelheid v

lens

snijgas

laserbundel

warmte-be誰nvloede zone

gesmolten materiaal

042 - Lasersnijden

tekst_afbeeldingen_01.indd 115

21/03/2006 11:17:41

gaat werken. Bij het versnijden van bijvoorbeeld titanium maakt men wel gebruik van deze duurdere gassen.

Bij staal opteert men voor de toevoeging van een reactief gas zoals lucht, zuurstof of stikstof. Het gas wordt met een coaxiale gasstroom tot vlak boven het oppervlak van het materiaal gebracht en veroorzaakt onder invloed van de laserbundel de uiteindelijke snijreactie. Door de exotherme reactie van het gas, wordt een vijf keer grotere snijsnelheid mogelijk dan wanneer men met een edelgas zou werken.

In bijlage 1 zijn tabellen terug te vinden die een indicatie geven van de snelheid waarmee RVS versneden kan worden door gebruik te maken van lasersnijden.

2.2. Subtractieve fabricatie Subtractieve fabricatie70 houdt in dat men materiaal verwijdert van een volume van een bepaald materiaal. Men maakt hierbij gebruik van hoofdzakelijk mechanischreductieve processen, zoals frezen.

Een freesmachine71 wordt gebruikt voor het produceren van complex vormgegeven onderdelen. De techniek wordt hoofdzakelijk toegepast op metalen en hout, maar 116

meer en meer gaat men ook zachte kunststoffen op deze manier vormgeven, zodat ze achteraf gemakkelijk als mal gebruikt kunnen worden.

In essentie bestaat een freesmachine uit een stuk snijgereedschap, plaat- of cilindervormig, met vertandingen erin die als beitels dienst doen bij de bewerking van de werkstukken. Het gereedschap wordt op een freesmachine bevestigd, en de roterende frees of het werkstuk beweegt zich lineair, dan wel driedimensionaal, om zo een profiel of uitsparing te verkrijgen in het basisvolume. Freesmachines kunnen manueel bediend worden of met behulp van CNC. Manueel frezen verliest echter snel terrein vanwege zijn weinig productieve karakter.

De 2D-freesmachines vinden we in twee vormen terug. De bekendste is ongetwijfeld de draaibank. Het te frezen materiaal draait hierbij om zijn eigen as en de freeskop heeft twee bewegingsassen. De tweede vorm volgt een gelijkaardig principe, maar kan toegepast worden op oppervlaktes. Een roterend boorgedeelte wordt volgens de X- en Y-richting over het (plaat)materiaal bewogen om zo tweedimensionale patronen van 70 X, “Milling machine”, Wikipedia, the free encyclopedia, 2006. (geraadpleegd op 26 februari 2006 op http://en.wikipedia.org/wiki/Milling_machine) 71 Uit het Frans: fraise – kanten plooikraag; Engels: milling machine

tekst_afbeeldingen_01.indd 116

21/03/2006 11:17:42

043 - Frezen

tekst_afbeeldingen_01.indd 117

21/03/2006 11:17:46

het materiaal te verwijderen.

Het frezen van 2.5D72 vormen is een rechtstreekse uitbreiding van tweedimensionaal snijden. Door de boorkop de mogelijkheid te geven om omhoog en omlaag te bewegen – langs de Z-as – kunnen drie-assige freesmachines volumetrisch materiaal verwijderen.

Deze manier van werken is wel inherent aan een belangrijke beperking. Het aantal vormen die men op deze manier kan produceren is beperkt. Concave vormen zijn bijvoorbeeld op deze manier onmogelijk te maken.

Deze vormen kunnen wel verkregen worden door gebruik te maken van vier-assige of vijf-assige freesmachines. Bij de vier-assige methode voegt men de mogelijkheid toe om ofwel de boorkop, ofwel het bed waarop het materiaal ligt, een extra draai-as mee te geven. Een vijf-assig freessysteem krijgt nog een extra rotatie-as met zich mee.

Hoe ver men ook al gevorderd is in de ontwikkeling van deze machines, men heeft nog steeds af te rekenen met een aantal beperkingen, zeker wanneer het gaat om bepaalde holle vormen.

CNC-frezen werd recent toegepast in een aantal nieuwe projecten in de bouwindustrie.

Het werd onder andere gebruikt om lichtgewichtpolystyreen mallen te bouwen 118

voor zowel on-site als off-site gieten van betonnen elementen met dubbel gebogen geometriën. Deze vinden we terug in Gehry’s kantoorgebouwen in Düsseldorf, Duitsland (2000). Ook voor de productie van gelamineerde glaspanelen met complexe kromlijnige oppervlakten gebruikt men een gelijkaardig techniek. Bernard Franken’s “Bubble” BMW paviljoen (1999) – dat eerder al aangehaald werd voor het gebruik van 2D-fabricatie – is hiervan een toonaangevend voorbeeld.

2.3. Additieve fabricatie Het principe van additieve fabricatie werd reeds behandeld bij rapid prototyping. Door de beperkte afmetingen van de machines die hier gebruikt worden is de toepassing van deze fabricagetechniek naar de bouw zelf toe minimaal te noemen. Wel kan deze techniek nuttig aangewend worden om prototypes van bijvoorbeeld complexe knopen 72 2.5D is de afkorting van ‘twee-en-een-half dimensionaal’. Technisch gezien gaat het om een onjuist term, maar hij wordt ondertussen zo frequent gebruikt – zeker in de digitale wereld – dat het een algemeen aanvaard begrip geworden is. In de machinewereld refereert hij naar een oppervlak welk een projectie van een vlak is in de derde dimensie. Hoewel het product driedimensionaal is, zijn er geen overhangende elementen mogelijk.

tekst_afbeeldingen_01.indd 118

21/03/2006 11:17:46

van spiderconstructies te vervaardigen, die dan achteraf als basis voor een mal gebruikt kunnen worden.

TriPyramid73 gebruikte deze werkwijze om de onderdelen van bijzondere spanten in onder andere Polshek’s Rose Center for Earth and Space74 te ontwerpen.

2.4. Formatieve fabricatie Men spreekt over formatieve fabricatie wanneer het materiaal – vertrekkende vanuit zijn basisvorm, vaak buizen of platen – bewerkt wordt door er mechanische krachten, warmte of stoom op los te laten. De gewenste vorm is dus een resultaat van vervorming.

Een metaal kan bijvoorbeeld permanent vervormd worden door er processen op toe te passen die het metaal voorbij zijn elasticiteitsgrens brengen. Het metaal verwarmen om het in een ‘weke’ toestand te buigen is hier een veelgebruikte techniek.

Ik verwijs hiervoor naar het paviljoen ontworpen door Bernhard Franken voor BMW, ‘The Wave’ op de Expo 2000 in Muchen. Men gebruikte hier stalen buizen die, CNCgestuurd, gebogen worden.

3. CNC

119

De sleutel van al deze nieuwe productietechnieken is ongetwijfeld het feit dat ze via digitale programma’s automatisch aangestuurd kunnen worden. Deze digitale sturing wordt aangeduid met de term CNC (Computer Numerically Controlled). CNC kan men het gemakkelijkst omschrijven als de manier waarmop computers met machines communiceren. Wij tekenen in CAD-programma’s lijnen en objecten, maar deze kunnen (nog) niet rechtstreeks aangewend worden om machines te bedienen. In een machine moeten de elektronische componenten nog steeds instructies krijgen. Dit gebeurt dan via een machinetaal. Meestal gebruikt men hiervoor de EIA RS-274-D standaard, ook wel G-code genoemd omwille van de prominente rol die de letter ‘G’ in deze code aanneemt. De code vertelt de machine welke acties er uitgevoerd moet worden. De belangrijkste commando’s en een voorbeeld hiervan zijn terug te vinden in bijlage 2.

73 http://www.tripyramid.com/ 74 JODIDIO P., Architecture NOW!, Keulen, Taschen, 2001, p. 476.

tekst_afbeeldingen_01.indd 119

21/03/2006 11:17:46

Bij het gebruik van deze codes moet men rekening houden met het feit dat niet alle machines deze taal op eenzelfde manier interpreteren. Het is dan ook aan te raden om de conversie naar deze code door de fabrikant te laten uitvoeren. Hij beschikt over de juiste software, zodat de tekeningen in een code vertaald worden. Een foutieve code kan leiden tot het crashen van een machine, iets wat grote financiële gevolgen kan hebben.

4. Een nieuwe materialiteit Nieuwe vormen van architecturale expressie en vooruitgang in materiaalwetenschappen hebben ertoe geleid dat architecten een opstoot van interesse in materialen gekregen hebben. Belangrijk hierbij zijn materiaaleigenschappen en de mogelijkheden die ze bieden om gewenste esthetische en ruimtelijke effecten te realiseren. Zoals vaak het geval was in het verleden, moest men voor het bouwen van traditionele architectuur niet op zoek gaan naar nieuwe materialen.

Doordat men in organische architectuur veel nadruk legt op de expressie van een vlak is het gebruiken van materialen die deze expressie waar kunnen maken belangrijk.

120

Nieuwe materialen voor de architecturale huid bieden ongekende duntes, dynamisch wisselende eigenschappen, functionele gradiëntsamenstelling75 en een ongelooflijk repertoire aan nieuwe oppervlakte-effecten. Het bekendste voorbeeld van dergelijke dunne materialen is de titanium huid die gebruikt werd voor het Guggenheim Museum in Bilbao. De platen die daar gebruikt werden, hebben een dikte van slechts 0,38mm.

Het onderzoek naar de mogelijkheden om huiden van gebouwen te voorzien van een nieuwe complexiteit doordat nieuwe digitale en mechanische netwerken ingebed worden in hun samengestelde lagen, bevindt zich in een stroomversnelling76.

De oude, welgekende materialen, zoals baksteen, worden op vernieuwende wijze toegepast. Erick van Egeraat illustreert dit door een sinusvormige bakstenen muur te 75 Een functioneel gradiënt materiaal is een vast stuk materiaal dat een ruimtelijke variëteit aan materiaaleigenschappen bevat. Op deze manier kunnen materialen plaatselijk geoptimaliseerd worden. De overgang tussen twee verschillende materialen – of hetzelfde materiaal met verschillende eigenschappen – gebeurt echter niet meer door een scherpe overgang, wel door een geleidelijke.

X, “Functional Gradient Metallic Prototypes through Shape Deposition Manufacturing”, Stanford University (geraadpleegd op 17 maart 2006 op http://www-rpl.stanford.edu/files/paper/1997/sff1997a.pdf) 76 X, “Development of Embedded Microelectronic Sensor Networks in Composite Materials”, MITA Laboraty, Japan, 2005 (geraadpleegd op 15 maart 2006 op http://www.mita.sd.keio.ac.jp/news/ workshop/proceedings/Starr.pdf)

tekst_afbeeldingen_01.indd 120

21/03/2006 11:17:46

044 - Craword Municipal Art Gallery

tekst_afbeeldingen_01.indd 121

21/03/2006 11:17:49

gebruiken bij de bouw van de Craword Municipal Art Gallery77 (2000) in Cork, Ierland.

Conventionele constructietechnieken zoals gewapend beton worden herbekeken en geoptimaliseerd. Door bijvoorbeeld de stalen wapeningen te vervangen door nietcorroderende carbonstructuren, kan men betonnen structuren creëren die aanzienlijk lichter zijn dan hun voorgangers. Men kan hierin nog een stap verder gaan door deze carbonvezels te vervangen door carbon nanotubes78, een materiaal dat wel eens het bouwmateriaal van de eenentwintigste eeuw zou kunnen worden. Door zijn unieke eigenschappen kunnen nanotubes in de toekomst “gossamer structures that open up spatial realms far beyond anything we could imagine”79 vormen.

Terwijl nieuwe constructiematerialen zoals de hierboven aangehaalde nanotubes nog steeds tot de ‘net-niet’-toekomst behoren, hebben andere wijdverspreide materialen zoals glasvezel, polymeren en schuimen wel hun weg naar de bouwwereld gevonden.

Zij bieden een aantal voordelen in vergelijking met de traditionele bouwmaterialen.

Ze genieten van een zeer licht gewicht, een hoge sterkte en zijn zeer gemakkelijk vormbaar.

Glasvezels zijn door hun fysieke eigenschappen bijzonder geschikt voor het creëren 122

van complexe vormen. Het wordt gegoten in vloeibare toestand, en neemt gemakkelijk de vorm van om het even welke mal aan. Zo bekomt men oppervlaktes die extreem glad zijn. “A liquid, fluid materiality that produces liquid, fluid spaciality”.80 Deze ‘vloeibare’ materialen, die populair zijn onder hedendaagse architecten, zijn vaak composieten die zo samengesteld kunnen worden dat ze voldoen aan specifieke prestatiecriteria. Hun eigenschappen kunnen variëren naargelang de te bereiken snedes, bijvoorbeeld een wisselend structureel vermogen in relatie tot lokale spanningen en oppervlakte-eisen. Deze composieten worden vaak gebruikt in de automobiel-, luchtvaart- en scheepvaartindustrie, maar er wordt tegenwoordig ook mee geëxperimenteerd met het oog op mogelijke architecturale toepassingen. Ze bieden namelijk ongekende mogelijkheden om materiaaleffecten te ontwerpen door de productie van het materiaal zelf digitaal te controleren.

77 X, “Crawford Gallery Extension”, Archiseek (geraadpleegd op 15 maart 2006 op http://www.irisharchitecture.com/buildings_ireland/cork/cork/crawford.html) 78 Nanotubes zijn cylindrische carbon molecules die een buitengewone sterkte en unieke elektrische eigenschappen bezitten.

79 Zie BAARD E., “Unbreakable”, in Architecture, Juni 2001, p. 52 80 Kolotan en Mac Donald

tekst_afbeeldingen_01.indd 122

21/03/2006 11:17:49

045 - Nanotubes

tekst_afbeeldingen_01.indd 123

21/03/2006 11:17:52

046 - Nanotubes

tekst_afbeeldingen_01.indd 124

21/03/2006 11:17:53

Een mooie toepassing van composieten is D-Tower81 van NOX. Lars Spuybroek maakt hier gebruik van CNC-gefreesde mallen uit een zacht schuim, om de met glasvezel versterkte expoxy vorm te geven. De structuur variëert in dikte, met een maximale dikte van 4 millimeter.

Composieten zijn in principe solide materialen die ontstaan door twee of meer materiaalcomponenten, een matrix en een versterkende vezel, vaak met verschillende eigenschappen, met elkaar te combineren. Het resultaat hiervan is een nieuw materiaal dat markante kwaliteitsverbetering biedt, met eigenschappen die superieur zijn aan deze van de componenten waaruit ze bestaan. De producten worden meestal gevormd in CNC-gefreesde mallen.

Onder de composietmaterialen krijgen de polymeercomposieten – simpelweg ‘plastics’ – veel aandacht van architecten omwille van hun goede hanteerbaarheid, relatief lage kostprijs, minimaal onderhoud en gunstig sterkte-gewicht verhouding. Vooral in de jaren ‘60 en ‘70 werden deze plastics op grote schaal toegepast, maar hun – in die tijd nog – slechte verweringsmogelijkheden en een verschuiving in de esthetiek van de late jaren ‘70 en de vroege jaren ‘80, leidde iets later tot hun tweedeklas status.

Ondertussen hebben verbeteringen in de samenstelling en de behandeling van plastics het tij lichtjes kunnen keren.

125

Het zijn echter de functioneel gelaagde composieten die de verwachtingen van toepassingen waarin structuur, beglazing en mechanische en elektrische systemen samengebracht worden, inlossen. Door materiaalvariabelen in composieten te optimaliseren voor plaatselijke prestatiecriteria, worden volledig nieuwe materialen en tektonische mogelijkheden beschikbaar in architectuur. Zo kan transparantie in eenzelfde vlak verwerkt worden waarin eveneens structurele zones aanwezig zijn.

Andere vernieuwingen vinden we terug in materialen waarvan de eigenschappen dynamisch veranderen als antwoord op externe factoren en interne stimuli, zoals licht, warmte en mechanische spanningen. Kolatan en Mac Donald82 verkennen in enkele van hun conceptuele projecten een aantal materialen zoals plastics die moleculaire herstructurering ondervinden wanneer ze aan spanningen blootgesteld worden, slim glas dat reageert op licht en weersomstandigheden, anti-bacteriële glasvezel wandbedekkingen en structurele onderdelen van pultruded (getrokken) 81 http://www.deskproto.com/gallery/dtower.htm 82 KOLAREVIC B., Architecture in the digital age. Design and manufacturing, New York, Spon Press, 2003, p. 50

tekst_afbeeldingen_01.indd 125

21/03/2006 11:17:53

047 - D-Tower

tekst_afbeeldingen_01.indd 126

21/03/2006 11:17:54

048 - Gebruik van verschillende vezels geeft een andere sterkte en variaties in translucentie tekst_afbeeldingen_01.indd 127

21/03/2006 11:17:58

glasvezelversterkte polymeer.

Ontwerpers gaan tegenwoordig zo vernieuwend om met huiden van gebouwen dat ze niet enkel meer van transparantie en/of kleur veranderen. Hun vorm slaagt er in om te antwoorden op verscheidene invloeden uit de omgeving. Een sprekend voorbeeld hiervan is Aegis Hyposurface83, een project van de hand van Mark Goulthorpe. Dit project werd oorspronkelijk ontworpen als wedstrijdinzending voor een interactief kunstwerk voor een tentoonstelling in de Birmingham Hippodrome Theater foyer. De ontwikkelde constructie is een volledig gefacetteerd metalen oppervlak. Het geheel is eigenlijk een vervormbaar, flexibel rubberen membraan bedekt met duizende driehoekige metalen plaatjes. Een achterliggende mechanische structuur zorgt ervoor dat de huid van vorm kan veranderen, ofwel door te reageren op stimuli veroorzaakt door beweging en veranderingen in licht- en geluidsintensiteit in de omgeving, ofwel door parametrisch gegenereerde patronen. Hoewel deze installatie nog eerder een log voorwerp is dan een slanke dynamische huid, geeft ze wel een beeld van wat de toekomst ons kan brengen als de miniaturisatie tegen het huidig tempo aanhoudt.

128

83 FEAR B., Architecture + Animation, Academy Press, juni 2001

tekst_afbeeldingen_01.indd 128

21/03/2006 11:17:58

049 - Aegis Hyposurface

tekst_afbeeldingen_01.indd 129

21/03/2006 11:18:02

050 - Aegis004 Hyposurface - Banyan

tekst_afbeeldingen_01.indd 130

21/03/2006 11:18:05

tekst_afbeeldingen_01.indd 131

21/03/2006 11:18:05

tekst_afbeeldingen_01.indd 132

21/03/2006 11:18:06

DEEL V: To building site

tekst_afbeeldingen_01.indd 133

133

21/03/2006 11:18:06

tekst_afbeeldingen_01.indd 134

21/03/2006 11:18:06

Als we kijken naar de gebouwen waarin we leven merken we op dat bijna alle constructie-

135

elementen automatisch gefabriceerd worden. Dit gaat van de meest eenvoudige keper, over het aluminium raamprofiel, tot de meest complexe vakwerkconstructies. Op de bouwwerf zelf moeten al deze elementen nog steeds met veel, vaak zwaar, handwerk gemonteerd worden. Daar komt nog eens bij dat bij bijvoorbeeld organische architectuur, maar evenzeer in prestigieuze hoogbouwprojecten, de werkomstandigheden – door een stijgende complexiteit van onder andere staalstructuren – niet veiliger worden.

Niet enkel de constructie zelf wordt complexer, ook de organisatie van een bouwwerf, waar

tienduizende

verschillende

constructie-elementen

samenkomen,

wordt

ingewikkelder. Een efficiënte identificatie van deze elementen is daarom noodzakelijk.

Een nieuwe ontwikkeling die hierin een belangrijke rol zal spelen is de RFID-tag.

We kunnen ons de vraag stellen of de bouwindustrie geen gebruik kan maken van de inspanningen die de laatste jaren in de fabricatiewereld geleverd werden om hier verandering in te brengen? En krijgt het digitale model ook hier weer een belangrijke rol toebedeeld?

tekst_afbeeldingen_01.indd 135

21/03/2006 11:18:06

1. Assemblage Nadat de verschillende bouwelementen (digitaal) gefabriceerd zijn, kan ook hun assemblage op de werf ondersteund worden met digitale technologie. Digitale driedimensionale modellen kunnen gebruikt worden om de locatie van een bepaald element juist te bepalen, het naar zijn locatie te brengen, om uiteindelijk op de juiste plaats bevestigd te worden.

Op traditionele werven maken vakmannen gebruik van afmetingen en coördinaten die ze aflezen van papieren plannen. Ze gebruiken lintmeters, schietloden en andere instrumenten om de constructie-elementen volgens plan op de juiste plaats te krijgen. Nieuwe digitaal gedreven technologie, zoals elektronisch site-onderzoek en laserplaatsbepaling, zullen meer en meer gebruikt worden op bouwwerven over de hele wereld om de exacte locatie van bouwelementen te bepalen.

Frank O. Gehry’s Guggenheim Museum in Bilbao is gebouwd zonder gebruik te maken van een rol- of vouwmeter. Tijdens de fabricatie werd elke structurele component uitgerust met een barcode en gemarkeerd op punten waar de elementen aan andere bevestigd moesten worden. Eens op de werf toegekomen werd elke barcode gescand, 136

waarop het computersysteem aangaf waar en hoe elk stuk geplaatst moest worden.

De informatie hiervoor haalde men uit het CATIA-model. Ditzelfde model werd door laserapparatuur gebruikt om te controleren of de onderdelen, nadat ze geplaatst waren, wel op precies dezelfde positie stonden zoals bepaald in het driedimensionaal model.84 De informatie die men uit het driedimensionaal model haalt kan bovendien gebruikt worden om constructierobots te besturen. Een aantal handelingen op een werf kunnen reeds aan hen uitbesteed worden. In Japan, het land van de robots, is men al een tijd met deze nieuwste ontwikkeling in het constructieproces aan het experimenteren.

Robotten die bijna volledig zelfstandig bouwelementen kunnen verplaatsen en fixeren, zoals Shimizu’s Mighty Jack (om zware stalen liggers te plaatsen), Kajima’s Reinforcing Bar Arranging Robot, Takenaka’s Self-Climbing Inspection Machine, Taisei’s Pillar Coating Robot (schildert zelfstandig),… maken hun opwachting op moderne werven.

Automatisering op de werf kent een aantal voordelen die grotendeels gelijk zijn aan die van automatisering binnen het fabricatieproces. De belangrijkste voordelen zijn minder handenarbeid, stijgende constructiesnelheid, een stijgende kwaliteit van het 84 LE CUYER A., “Building Bilbao”, Architectural Review, December 1997, vol. 102, nr. 1210, p. 43-45.

tekst_afbeeldingen_01.indd 136

21/03/2006 11:18:06

051 - Trimble S6

tekst_afbeeldingen_01.indd 137

21/03/2006 11:18:07

geleverde werk en een significante afname van risicowerk. Dit laatste aspect is zeker niet onbelangrijk wanneer we rekening houden met de vaak hoge complexiteit van de architecturale vorm in organische architectuur.

Zoals met vele pioniersprojecten zullen ook hier een aantal obstakels overwonnen moeten worden vooraleer de techniek definitief kan doorbreken in de bouwwereld. Het grootste te overwinnen obstakel voor automatisering van constructie zijn de complexe en steeds wisselende omgevingsfactoren van een werf. De fysieke karakteristieken van een site variëren van dag tot dag. In vergelijking met ateliers worden zelfs de meest nette bouwputten vuile bouwketen. Werkgereedschap, bouwmateriaal en puin zijn hindernissen die zich bovendien dagelijks verplaatsen en daardoor onvoorspelbaar zijn. Om hiermee om te gaan zullen mensen nog steeds de controle over de machines moeten blijven uitvoeren. Machines worden hierdoor sterke, zij het nog steeds domme, hulpmiddelen. Robots uitrusten met sensoren en een zekere vorm van ‘intelligentie’ kan hier voor een doorbraak zorgen. 85 2. RFID 138

RFID86 (Radio frequency identification: identificatie met radiogolven) is een methode om van een afstand informatie op te slaan en te lezen van zogenaamde RFID-‘tags’ die op of in objecten zitten. RFID wordt gezien als de belangrijkste opvolger voor de alom bekende streepjescode die al sinds 1973 in gebruik is.

Deze tags kunnen ‘actief’ of ‘passief’ zijn. Actieve RFID-tags lopen meestal op batterijen en kunnen worden gelezen en geschreven met een ‘remote transceiver’ die met een antenne radiogolven zendt en ontvangt. Passieve RFID-tags zenden een antwoord door het omzetten van de energie van de radiogolven. Deze kunnen alleen worden gelezen en hebben een kleiner geheugen. Dit geheugen wordt meestal gebruikt om een uniek willekeurig identificatienummer op te slaan (GUID).

85 DEMSETZ L., “Automated construction?”, Construction Dimensions, April 1999. (geraadpleegd op 26 februari 2006 op http://www.awci.org/cd/pdfs/9004_p.pdf) 86 X, “Radio frequency identification”, Wikipedia, the free encyclopedia, 2006. (geraadpleegd op 3 februari 2006 op http://nl.wikipedia.org/wiki/RFID)

tekst_afbeeldingen_01.indd 138

21/03/2006 11:18:07

052 - RFID-tag

tekst_afbeeldingen_01.indd 139

21/03/2006 11:18:10

RFID-tags zullen in de toekomst een belangrijke rol spelen wanneer grote leveringen met customized elementen op een werf aankomen. De tags zullen aangeven waarvoor elk element bestemd is, maar zij kunnen bovendien ook informatie bevatten over de richting, eventueel later aan te brengen kleur,â&#x20AC;Ś

140

tekst_afbeeldingen_01.indd 140

21/03/2006 11:18:11

tekst_afbeeldingen_01.indd 141

21/03/2006 11:18:11

tekst_afbeeldingen_01.indd 142

21/03/2006 11:18:11

DEEL VI: Case studies

tekst_afbeeldingen_01.indd 143

143

21/03/2006 11:18:11

tekst_afbeeldingen_01.indd 144

21/03/2006 11:18:11

HESSING COCKPIT

tekst_afbeeldingen_01.indd 145

145

21/03/2006 11:18:11

tekst_afbeeldingen_01.indd 146

21/03/2006 11:18:11

tekst_afbeeldingen_01.indd 147

21/03/2006 11:18:13

tekst_afbeeldingen_01.indd 148

21/03/2006 11:18:16

tekst_afbeeldingen_01.indd 149

21/03/2006 11:18:18

tekst_afbeeldingen_01.indd 150

21/03/2006 11:18:18

tekst_afbeeldingen_01.indd 151

21/03/2006 11:18:20

004 - Banyan

tekst_afbeeldingen_01.indd 152

21/03/2006 11:18:22

tekst_afbeeldingen_01.indd 153

21/03/2006 11:18:23

tekst_afbeeldingen_01.indd 154

21/03/2006 11:18:24

1. ONL [Oosterhuis_Lénárd], een korte introductie

155

ONL, met multidisciplinary design office als veelzeggend onderschrift, is een Rotterdams architectenbureau rond Kas Oosterhuis en zijn echtgenote en beeldend kunstenares, Ilona Lénárd. Het bedrijf wordt gekenmerkt door het overschrijden van de grenzen tussen kunst, design en architectuur. Al voor de oprichting van het bureau verwierf de visionaire architect Kas Oosterhuis onder eigen naam wereldwijde faam met zijn organisch Zoutwaterpaviljoen. De slechte uitvoering die ermee gepaard ging zorgde er echter voor dat het feeërieke licht boven het project snel gedoofd was.87 Er bleef niets meer dan een armoedige schuur over. Tegelijkertijd was deze tegenslag misschien wel het beste wat de architect kon overkomen. Het heeft Kas ertoe aangezet zich beter te scholen, zowel op conceptueel als op constructief vlak. Zo richtte hij onder andere de Hyperbody Research Group aan de TU Delft op, waar gewerkt wordt aan baanbrekende 87 VAN NIEUWAMERONGEN F., “Nieuwe generatie snelwegarchitectuur”, Archined.nl, 15 juni 2005. (geraadpleegd op 13 maart 2006 op http://www.archined.nl/archined/4783.html)

tekst_afbeeldingen_01.indd 155

21/03/2006 11:18:24

projecten zoals Muscle Body, Muscle Tower en Protospace88.

Het Muscle Body project bestaat uit een volledig kinetische en interactieve architectuur in de vorm van een prototype van een interieurruimte op ware grootte. Het architecturale lichaam bestaat uit een doorlopende huid die alle architecturale eigenschappen incorporeert en daarbij geen onderscheid maakt tussen vloer, plafond, muur en deur.

Een voortdurende interactie tussen de Muscle Body en zijn ‘tegenspelers’ zorgt er voor dat het lichaam steeds van vorm, transparantie en geluid verandert.

Muscle Tower reageert op zijn omgeving en bepaalt zo op een actieve manier de ruimte rondom hem. Als advertentietoren trekt hij door zijn elegante bewegingen snel de aandacht.

Met het ‘Protospace’-project zetten de onderzoekers een grote stap voorwaarts in een real-time interactieve samenwerkingsengineering in driedimensionale omgevingen (VR, virtuele realiteit). Protospace is een ruimte waarin interactieve VR geprojecteerd wordt op de muren, de vloer en het plafond, aangevuld met surround geluid.

Samen met deze nieuwe ervaringen en een sterk geloof in de potenties van computers in de architectuur, slaagt Oosterhuis er met ONL in een plaats op te eisen in het 156

internationale architectuurgebeuren. De eerste resultaten hiervan zijn Web of North Holland en de Hessing Cockpit.

Een blik op enkele andere concepten geeft aan dat hij met het gamma aan nieuwe mogelijkheden die de computer ons biedt, ons ver buiten het terrein van het vormelijke ontwerp wil brengen. Zo ziet hij onder andere potentieel in het gebruik van de computer bij stabilisatie van wolkenkrabbers. Men zou bij hevig stormweer de computer de opdracht kunnen geven door tegendruk het gebouw loodrecht te houden om zo het uitzwaaien en de bijhorende schade te vermijden. Aansluitend op deze transformeerbaarheid zet Oosterhuis de computer ook in om de eenvormigheid in woningen, uitgewerkt in het project Variomatic, te omzeilen.

Variomatic89 is opgebouwd rond de interactieve website www.variomatic.nl. Het is een nieuw concept voor een cataloguswoning die volledig flexibel is in hoogte, diepte en breedte, vandaar de naam ‘Variomatic’. De consument modelleert zijn eigen woning door parameters te veranderen op de website. Het elastische 3D-model is gelinkt aan een 88 http://www.bk.tudelft.nl/live/pagina.jsp?id=f878960b-0ab5-4a32-bbe6-4e5e7e903887&lang=nl 89 OOSTERHUIS K., Programmable architecture, Bergamo, l’Arcaedizioni, 2002, 99

tekst_afbeeldingen_01.indd 156

21/03/2006 11:18:24

database waarin het aantal vierkante meter, het volume en de kosten van de specifieke woning worden opgeslagen. Naast de geometrische parameters kan de consument ook een voorkeur voor materialen opgeven. Nadat de ‘klant’ zijn huis vormgegeven heeft, kan hij een maquette, tekeningen of zelfs plannen voor een bouwaanvraag bestellen.

Variomatic biedt op deze manier een nieuwe interactieve kijk op cataloguswoningen.

2. Projectfiche Projectnaam: cockpit in acoustic barrier Locatie: Leidsche Rijn, Utrecht, langs de A2 Architect: ONL [Oosterhuis_Lénárd], Rotterdam Opdrachtgever: cockpit: Hessing bv / acoustic barrier: projectbureau Leidsche Rijn Start- en einddatum: 2003 – september 2005 Projectomvang/aanneemsom: €13,8 miljoen (cockpit: €8,7 miljoen inclusief grondkosten en bijkomende kosten; acoustic barrier: €5,1 miljoen exclusief de aanlegkosten van het dijklichaam) / €10,6 miljoen (cockpit: €5,5 miljoen; acoustic barrier: €5,1 miljoen)

157

Projectfuncties: autoshowroom, werkplaats, geluidswand Oppervlakte: 8,200 m² Prijs/m²: €700/m² Aannemer: Meijers Staalbouw BV

3. Projectomschrijving Een nogal ongewoon architectonisch-stedenbouwkundig concept om een industrieel gebouw te integreren in een geluidsmuur van een autosnelweg, de A2 in Utrecht, heeft Hessing, een van Nederlands grootste autodealers, aangetrokken om er zijn nieuwste showroom te vestigen. Het project – Cockpit in acoustic barrier genaamd – vormt een scheiding tussen de autosnelweg en het achterliggende industrieterrein.

Door de aard van het project en de manier waarop Oosterhuis inspeelt op de snelheid van de passant, spreekt men van een nieuwe snelwegarchitectuur. Een antwoord moest gevonden worden op de vraag “hoe ervaart iemand, die tegen 100km/u reist,

tekst_afbeeldingen_01.indd 157

21/03/2006 11:18:24

objecten naast een snelweg?” Animatiesoftware heeft een belangrijke rol gespeeld in het ontwerpproces van ONL90. Deze software biedt de mogelijkheid om op rijsnelheid te animeren en modelleren. Een continue terugkoppeling vindt plaats tussen vorm, ervaring en snelheid.

Een ander aspect waar het gebouw zijn grote naambekendheid aan te danken heeft is de implementatie van het file-to-factory proces. Een keuze die voorkomt uit de behoefte van organische architectuur om op een non-standard constructiewijze verwezenlijkt te worden. Volgens Oosterhuis is deze vernieuwende industriële werkwijze bovendien op zijn plaats binnen de context van een industriepark. Hij doorbreekt hiermee het banale karakter waarmee industriebouw vaak geassocieerd wordt.

Analoog aan de auto-industrie, werd het gebouw ontworpen met een minimum aan aparte onderdelen en dus details. Het resultaat is één vloeiende beweging. Kas Oosterhuis noemt dit automotive styling, en fundeert dit door te verwijzen naar auto’s, waarbij lampen ook geen uitstekende vormen meer zijn, maar mee opgenomen worden in de vloeiende beweging. Ze zijn enkel nog herkenbaar doordat het materiaal verandert.

De Cockpit is een zuiver voorbeeld van Non Standard Architecture. Overeenkomstig 158

de principes van Mass Customization en de unieke file-to-factory-productieprocessen zoals ontwikkeld door ONL, zijn alle samenstellende componenten uniek. ���������������� File-to-factory is machine to machine communication in zijn meest zuiver vorm. ��������������������� Er wordt een directe shortcut gemaakt van ontwerp – 3D model – naar uitvoering. Niet één bouwelement is gelijk in de twee gebouwstructuren. Ieder element heeft een uniek nummer, ingebrand in het staal en met een sticker op het glas. De Acoustic Barrier is samengesteld als een driedimensionale bouwdoos uit 40 000 verschillende elementen in staal, en 10 000 verschillende driehoekige glasplaten.

4. Parametrisch concept Het concept voor de geluidsmuur is gebaseerd op een relatief eenvoudige verzameling van aan elkaar gerelateerde curven die een parametrische relatie beschrijven tussen hoogte, breedte en lengte van de geluidsmuur. Deze curven creëren een driedimensionale enveloppe waarbinnen de uiteindelijke constructie zal plaatsvinden.

90 X, “Architectuur bij 100 km per uur”, LUCASX, 2005, nr. 4, oktober 2005.

tekst_afbeeldingen_01.indd 158

21/03/2006 11:18:24

Voor het tekenen van deze curves werd gebruik gemaakt van de modelleersoftware Rhinoceros. Dit pakket wordt hoofdzakelijk gebruikt omwille van de krachtige NURBStools die het bevat.

Bij mijn bezoek aan ONL in Rotterdam vertelde Gijs Joosen me dat de geometrie binnen de enveloppe snijdt met een ‘parametrisch ruimtelijk constructief grid’. Op deze manier creëert men snijpunten tussen de driedimensionale enveloppe en het constructieve grid. De punten die men hiermee bekomt vormen een point cloud die nauwkeurig de ontworpen geometrie beschrijft.

Op dit punt in het ontwerp is men overgeschakeld van Rhinoceros naar 3ds max. Max biedt de mogelijkheid om zelf scripts te schrijven, een toepassing die nodig is om data uit te wisselen met externe databases.

Elk punt van de point cloud vertegenwoordigt een constructief knooppunt binnen de structuur en bevat bovendien unieke coördinaten die, samen met heel wat andere metadata, gebundeld worden in zo een database. In het totaal bevat de geluidsmuur ongeveer 7000 puntobjecten.

5. Uitwerking met behulp van scripting 159

De point cloud die men eerder bekwam is een zeer bruikbaar model voor het genereren en regenereren van alle puntdata, parameters en relaties tussen de punten. Om hieruit een constructieve ruimtelijke structuur en glazen panelen voor de geluidsmuur te ontwikkelen, moest een nieuwe softwaretoepassing ontwikkeld worden. Dit gebeurde in twee talen, namelijk max-script en AutoLisp91. Deze applicatie werd gekoppeld aan de database met coördinaten en andere metadata. In het ontwikkelde script ‘kijken’ alle punten naar hun buren, terwijl ze die analyseren. Vanaf het moment dat de software van een bepaald punt weet hoe de punten rondom dat punt zich verhouden, kan een constructief knooppunt gegenereerd worden. Voor het genereren van deze constructieve details wordt nogmaals overgeschakeld naar een ander softwarepakket, Pro/Engineer.

Dit programma zal voor het genereren van deze constructieve details gebruik maken van de gegevens uit de aangelegde database. Dat hierbij geen enkel element exact hetzelfde is, vormt geen hindernis voor deze programma’s. De uitzondering is regel geworden.

91 AutoLisp is het equivalent voor AutoCAD van wat max-script voor 3ds max is.

tekst_afbeeldingen_01.indd 159

21/03/2006 11:18:24

tekst_afbeeldingen_01.indd 160

21/03/2006 11:18:27

tekst_afbeeldingen_01.indd 161

21/03/2006 11:18:29

Aan de hand van de bekomen staaldetails die Pro/Engineer levert, gaat men de database terug updaten. De geprogrammeerde scriptroutines die toegepast worden op de point cloud, vergelijken herhaaldelijk alle berekeningen om de staal-wireframes te updaten met de eraan gekoppelde database. Het feit dat alle parameters, relaties en andere waarden bijgehouden worden door de scripts en de database, creëert nieuwe manieren om data te analyseren. Zo kan men correctieroutines invoegen in de scripts om ervoor te zorgen dat men over dergelijke grote hoeveelheid gegevens de controle niet verliest. Dergelijke geprogrammeerde routines zijn duizende malen betrouwbaarder dan manuele routines.

Tot slot gaat men ook nog optimalisatieroutines programmeren om verbeteringen en kleine aanpassingen toe te passen op de berekende gegevens. Zo kan men eventueel nog het aantal profielen verlagen, of de spanwijdte van een profiel aanpassen.

6. Realisatie De stappen die ik hiervoor beschreven heb, hebben geleid tot een reusachtige hoeveelheid informatie waarmee men dan in samenspraak met een constructeur kan 162

beginnen met de realisatie van het project. De staalstructuur van de geluidsmuur werd nauwelijks op voorhand geassembleerd in ateliers. Desalniettemin slaagde men er in op de werf een constructiesnelheid van 30 meter muur per dag te realiseren. Deze snelheid kon enkel gehaald worden door ervoor te zorgen dat elk van de 40 000 verschillende elementen snel geïdentificeerd en geplaatst kon worden. Men maakte hiervoor nog geen gebruik van de RFID-tags die eerder beschreven werden. Gegraveerde unieke nummers bleken te volstaan. De 10 000 verschillende glasplaten voorzag men van stickers met daarop de nodige informatie.

Om dergelijke projecten nu, maar ook in de toekomst, tot een goed einde te brengen, richtte ONL samen met de staalconstructeur Meijers Staalbouw B.V.92 een gezamenlijke onderneming ONL-MS B.V. op. Deze nieuw opgerichte onderneming heeft als doel om op internationale projecten van bijzondere architectuur in te kunnen schrijven. Door ‘design’ (ONL) en ‘build’ (Meijers Staalbouw) samen te voegen, is een combinatie ontstaan die het mogelijk maakt om de meest uiteenlopende architecturale vormen daadwerkelijk te realiseren.

92 http://www.meijers-staalbouw.nl/website.php

tekst_afbeeldingen_01.indd 162

21/03/2006 11:18:29

7. Materiaalgebruik Aan de gebruikte materialen wordt door Oosterhuis nauwelijks aandacht besteed in interviews of publicaties. Dit is hoogstwaarschijnlijk omwille van het weinig innovatieve karakter van het materiaalgebruik. Iets dat niet helemaal strookt met de geest van het gebouw vanuit het ‘vooruitstrevende’ standpunt, maar wel wanneer we het vanuit contextuele hoek bekijken.

Er wordt gebruik gemaakt van een glazen gevelbekleding langs de kant van de autosnelweg, zowel op de geluidsmuur als op de cockpit zelf. De achterkant van de cockpit is bekleed met geprofileerde staalplaten en die van de geluidsmuur met strekmetaal.

De draagstructuur bestaat zowel voor de cockpit als voor de muur, uit staal, maar bij de cockpit gaat het om stalen buisprofielen die met elkaar verbonden worden door uit staalplaat gelaste verbindingen, waar men bij de geluidsmuur gebruik gemaakt heeft van L-profielen die we ook terugvinden in de constructie van hoogspanningsmasten, net zoals de gebruikte knooppunten trouwens.

8. Conclusie

163

Na mijn bezoek aan dit project en het bureau van ONL werd mij duidelijk dat je als digitaal architect niet anders kan dan onder de indruk zijn van het innovatieve karakter van dit ontwerp. De overtuigingskracht waarmee dit bouwwerk tot stand gekomen is blijkt meermaals uit de manier waarop ONL zich met dit project naar de buitenwereld presenteert. Ontwerptechnisch kan ik dus enkel bevestigen dat het hier om een technologisch hoogstandje gaat.

Toch wringt het schoentje ergens. Ruimtelijk werden mijn verwachtingen namelijk niet ingelost. De Hessing Cockpit zelf staat op dit gebied wél behoorlijk zijn mannetje, maar de geluidsmuur mist in mijn ogen enkele kwaliteiten en vooral een meerwaarde ten opzicht van een klassieke geluidsmuur. De effecten van beweging en snelheid zijn nauwelijks voelbaar, noch vanuit stilstand, noch wanneer je tegen 100km/u het bouwwerk passeert. In een artikel dat verschenen is op archined.nl93 zegt Sander Boer, 93 VAN NIEUWAMERONGEN F., “Nieuwe generatie snelwegarchitectuur”, Archined.nl, 15 juni 2005. (geraadpleegd op 13 maart 2006 op http://www.archined.nl/archined/4783.html)

tekst_afbeeldingen_01.indd 163

21/03/2006 11:18:29

medewerker van ONL, “Toen ik voor het eerst in het gebouw liep, voelde het heel anders dan ik verwacht had, terwijl ik op de computer elk onderdeel van het gebouw doorgrondde.” Voor de gebouwervaring blijkt een computer toch niet het juiste middel.

Van achter de computer vandaan kruipen, en vaker op excursies gaan geeft Sander Boer dan ook als ‘oplossing’ van dit probleem, een raad die ik graag zal opvolgen.

164

tekst_afbeeldingen_01.indd 164

21/03/2006 11:18:29

tekst_afbeeldingen_01.indd 165

21/03/2006 11:18:31

tekst_afbeeldingen_01.indd 166

21/03/2006 11:18:31

MANNEKE PI째

tekst_afbeeldingen_01.indd 167

167

21/03/2006 11:18:31

tekst_afbeeldingen_01.indd 168

21/03/2006 11:18:31

tekst_afbeeldingen_01.indd 169

21/03/2006 11:18:37

004 - Banyan

tekst_afbeeldingen_01.indd 170

21/03/2006 11:18:40

Ruim een maand voor we onze scriptie moesten indienen, vroeg architect Bart Lens (Lens Ass°) mij of ik hem kon helpen met het uittekenen van zijn laatste nieuwe designobject ‘Manneke Pi°’. Het driedimensionaal model hiervan wordt gebruikt om een prototype te laten maken bij Materialise in Leuven. Dit prototype zal dienst doen als mal voor onder andere productie op grotere schaal, maar ook als basis voor fijn handwerk.

Daar het om een organisch vormgegeven object ging, gebruikte ik het animatie- en modelleerpakket 3ds max 7 voor het modelleren.

Ik voel mij voor dit soort driedimensionaal tekenwerk het best thuis in polymodelling, een techniek die erin bestaat een object volledig op te bouwen uit polygonen. Het resultaat is een lowpoly-model94 dat achteraf, door er een meshsmooth modifier95 op toe te passen, ‘gladgestreken’ wordt.

Na de voltooiing van het model is het belangrijk ervoor te zorgen dat we een gesloten solid afleveren aan Materialise. Hiervoor maak ik gebruik van de STL-check modifier waarover 3ds max beschikt. Deze modifier controleert een object door te kijken of het correct opgebouwd is om geëxporteerd te worden naar het .STL-bestandsformaat. Een bestand in dit formaat kan rechtstreeks door de machines ingelezen worden.

Samen met Bart Lens ben ik naar Materialise in Leuven geweest, waar we een

171

uitgebreide voorstelling kregen van de verschillende technieken en materialen waarmee men daar werkt. Uiteindelijk bleek SLS96 de meest geschikte fabricatietechniek te zijn voor dit project.

Een bezoek aan de werkplaatsen gaf een duidelijk inzicht in de verschillende werkwijzen van de machines.

Opvallend was nog de grote hoeveelheid handwerk die nodig is om de objecten van een hoge oppervlakteafwerking te voorzien.

94 Een model dat bestaat uit weinig polygonen.

95 Een meshsmooth modifier maakt je geometrie glad door polygonen op te splitsen. Dit gebeurt samen met een interpolatie van de hoeken van de nieuwe faces aan de hoekpunten en kanten. Het effect hiervan is een afronding van hoeken en kanten.

Modifiers zijn in 3ds max basisinstrumenten om objecten te vervormen en aan te passen.

96 Besproken in DEEL III (3. Rapid Prototyping)

tekst_afbeeldingen_01.indd 171

21/03/2006 11:18:40

tekst_afbeeldingen_01.indd 172

21/03/2006 11:18:40

PROJECT 1: Cultuurcentrum Brussel

tekst_afbeeldingen_01.indd 173

173

21/03/2006 11:18:40

tekst_afbeeldingen_01.indd 174

21/03/2006 11:18:40

Na mij al twee jaar in 3ds max verdiept te hebben, was in de eerste helft van het vierde jaar het moment aangebroken om dit programma voor het eerst te gebruiken als ontwerpinstrument. Tot dan gebuikte ik het hoofdzakelijk om driedimensionaal te modelleren en om visualisaties te maken.

Al snel leerde ik de mogelijkheden van particles aan te wenden om een blob te creëren die als basis kon dienen om een ruimtelijk inspirerend kader te scheppen. De context en een afbeelding om willekeur te introduceren, waren de twee bepalende parameters voor de sturing van het particle-systeem.

De verzameling aan particles die ik bekwam, werd omgevormd tot een groot blobelement. Doordat 3ds max een blob-object veelal willekeurig opbouwt, is het moeilijk om de bekomen vorm achteraf te wijzigen. Daarom was ik genoodzaakt om deze blob via polymodelling volledig over te tekenen. In het ‘proper’ model dat ik dan bekwam, kon ik veel gemakkelijker aanpassingen doen en uitsparingen voorzien.

Om het geheel water- en winddicht te maken voorzag ik een vliesgevel. Hiervoor vertrok ik van een door polymodelling opgebouwd oppervlak, waarvan ik de wireframe gebruikte om een zelfdragende structuur, opgebouwd uit driehoeken, te generen. De meer dan 2000 verschillende glasplaten die deze structuur opvullen, werden door een maxscript, op basis van de structuur, gegenereerd.

Trappen, vloerplaten en meubels werden op een klassieke wijze aan het ontwerp toegevoegd, een optie die ik ondertussen niet meer volg.

tekst_afbeeldingen_01.indd 175

21/03/2006 11:18:40

tekst_afbeeldingen_01.indd 176

21/03/2006 11:18:42

tekst_afbeeldingen_01.indd 177

21/03/2006 11:18:44

tekst_afbeeldingen_01.indd 178

21/03/2006 11:18:44

PROJECT 2: Koenigseggshowroom Antwerpen

tekst_afbeeldingen_01.indd 179

179

21/03/2006 11:18:44

tekst_afbeeldingen_01.indd 180

21/03/2006 11:18:44

Daar waar het vorige project een relatief directe werkwijze was om een blob te ontwerpen, heb ik in dit ontwerp uitgebreider gebruik kunnen maken van de mogelijkheden die particles bieden.

Ik ben eerst op zoek gegaan naar een aantal bepalende omgevingsfactoren. Gezien het industriële, contextarme karakter van de site, worden de snelheden van verschillende verkeersstromen in de directe omgeving van het terrein al snel de kapstok om mijn ontwerp aan op te hangen. Het is voor de showroom belangrijk dat passanten van alle snelheidsniveaus (voetgangers, tramreizigers, autobestuurders op de snelweg,…) op een voor hen optimale wijze de Koenigsegg-ervaring kunnen opdoen.

Ik begin met een simulatie van de verkeersstromen door gebruik te maken van één particle-systeem per stroom. Op het bouwterrein zelf breng ik enkele krachtvelden aan die elk hun kracht op een welbepaalde stroom zullen laten gelden. De snelheid van de stroom is hier rechtevenredig met de complexiteit van de patronen van de afgeweken particles. Om de beweging van de particles visueel te versterken laat elk deeltje een spoor van ongeveer 7 frames achter zich.

Wanneer de verschillende verkeersstromen een nieuw evenwicht gevonden hebben onder invloed van de krachtvelden, wordt het systeem in zijn geheel bevroren. De lijnen die hierdoor gecreëerd worden, worden dan rechtstreeks aangewend om NURBS te genereren. De verzameling NURBS legt op zijn beurt dan weer de basis voor een complex NURBS-surface. Op deze manier bekomen we een conceptueel kader dat nog voldoende ruimte biedt om op een vrije, creatieve manier ingevuld te worden.

tekst_afbeeldingen_01.indd 181

21/03/2006 11:18:44

tekst_afbeeldingen_01.indd 182

21/03/2006 11:18:45

tekst_afbeeldingen_01.indd 183

21/03/2006 11:18:47

tekst_afbeeldingen_01.indd 184

21/03/2006 11:18:50

tekst_afbeeldingen_01.indd 185

21/03/2006 11:18:50

tekst_afbeeldingen_01.indd 186

21/03/2006 11:18:50

NAWOORD

tekst_afbeeldingen_01.indd 187

187

21/03/2006 11:18:50

tekst_afbeeldingen_01.indd 188

21/03/2006 11:18:50

In dit digitale tijdperk ondergaan onze leefpatronen grote wijzigingen, waardoor er

189

opnieuw nagedacht moet worden over de eisen waaraan hedendaagse architectuur dient te voldoen. Een duidelijke tendens naar meer vrijheid en mobiliteit, verlangt een nieuw architectuurconcept.

Het paradoxale aan het digitale is dat het enerzijds tegemoet komt aan de nieuwe verlangens die deze wijzigingen met zich mee brengen, maar dat het anderzijds ook een aantal problemen en veranderingen creĂŤert. We zien dit in zeer snel evoluerende gebieden zoals communicatie en entertainment, maar ook een logger gegeven, wat architectuur in het verleden altijd geweest is, ontsnapt niet aan deze ontwikkeling. Het is van groot belang dat de architect met deze ontwikkelingen mee is, zodat hij in staat blijft ruimtes, sferen, belevingen en programmaâ&#x20AC;&#x2122;s te creĂŤren die kunnen dienen als stimulerend kader voor deze nieuwe veranderingen.

De set aan digitale instrumenten die de ontwerper hiervoor kan hanteren, is zeer uitgebreid in vergelijking met de klassieke ontwerpmiddelen, maar, door de mogelijkheid

tekst_afbeeldingen_01.indd 189

21/03/2006 11:18:50

om deze aan te vullen met eigen scripts, verre van volledig. Dit geeft de ontwerper een zodanig grote vrijheid en mogelijkheid tot verpersoonlijking van een ontwerp, dat de behoefte groeit om als architect dichter bij de realisatie van een project te staan. Op dit punt wordt de term master builder gebruikt, als begrip dat uitdrukking geeft aan de actor in het bouwproces die onder andere toeziet op de vroegtijdige integratie van ingenieurs en aannemers. Dit schept de mogelijkheid om een grensoverschrijdende communicatiestructuur op te zetten, die we het digitaal continuüm genoemd hebben.

Zo boekt men niet enkel een grote vooruitgang op gebied het van efficiëntie, maar creëert men ook nieuwe mogelijkheden om producten te fabriceren.

Centraal in dit alles staat het allesomvattend driedimensionaal model dat alle data die door de verschillende bouwpartijen aangeleverd worden, bundelt en aan elkaar koppelt.

Elke speler in het bouwproces werkt in zijn eigen digitale werkomgeving die volledig afgestemd is op de specifieke eisen van de gebruiker. De software-industrie levert hiervoor een breed scala aan programma’s, gaande van professionele animatiesoftware tot de meest geavanceerde structurele simulatiesoftware.

190

Een nadeel bij het ontwerpen op de computer is de beperking van het scherm. Ook al slagen we erin om perfect driedimensionale beelden te produceren, de weergave ervan vindt nog steeds plaats op een plat vlak. Hierdoor missen architecten vaak voeling met het ontwerp, met het risico van foute ruimtelijke verhoudingen. Om ontwerpen toch al in een vroeg stadium van het ontwerp een tastbaar karakter te geven, maakt men gebruik van Rapid Prototyping technieken.

Door de grote complexiteit die het gevolg is van de mass-customization, ontstaat de noodzaak het 3D-model voldoende te documenteren. Een belangrijke rol hierin is weggelegd voor metadata.

Wanneer men uiteindelijk tot productie overgaat, schuilt de uitdaging erin het maximum uit de beschikbare machines te halen en indien nodig creatief te zoeken naar ‘op maat’-oplossingen. De digitale productietechnieken die hiervoor beschikbaar zijn, zijn nog in volle ontwikkeling, net zoals de materialen die we ter beschikking hebben. De veeleisendheid van architecten zet fabrikanten ertoe aan om te investeren in onderzoek.

tekst_afbeeldingen_01.indd 190

21/03/2006 11:18:50

Dit lijkt voor sommige lezers misschien nog een utopisch verhaal, maar de tendensen zijn duidelijk. Van de nieuwe generatie architecten zal meer en meer verwacht worden dat zij zich toeleggen op het aanleren een aantal digitale ontwerptechnieken. Ook het onderwijs zal hieraan meer aandacht moeten besteden.

En ondertussen komt de quantumtechnologie al om de hoek kijkenâ&#x20AC;Ś.

191

tekst_afbeeldingen_01.indd 191

21/03/2006 11:18:50

tekst_afbeeldingen_01.indd 192

21/03/2006 11:18:50

DANKWOORD

tekst_afbeeldingen_01.indd 193

193

21/03/2006 11:18:50

tekst_afbeeldingen_01.indd 194

21/03/2006 11:18:50

Een scriptie schrijven was voor mij een nieuwe uitdaging, waarbij ik de steun van een heleboel mensen goed heb kunnen gebruiken.

Ik dank in het bijzonder mijn vriendin Anke die mij al meer dan vier jaar ongelooflijk hard steunt in al mijn projecten, zowel voor school als daarbuiten. Mijn ouders en zussen dank ik onder andere voor hun kritische commentaar en hun brede steun.

Een bijzonder woord van dank geldt voor Maria Leus, mijn promotor, die steeds in mij geloofd heeft en mij zeer efficiënt en met veel begrip heeft begeleid om tot dit resultaat te komen.

Dank ook aan mijn twee trouwe kotgenoten Bram en Piet, gewoon voor alles, maar vooral om Bram en Piet te zijn.

Ik vermeld ook graag de trouwe bezoekers van de fora www.cgtalk.com, www. evermotion.org en gathering.tweakers.net.

Hartelijk dank ook aan de a2o-architecten en Bart Lens, voor de kansen die ze mij gegeven hebben om mijn persoonlijk ‘digitaal studeerwerk’ reeds tijdens mijn studies aan de realiteit te mogen toetsen.

En tenslotte ook een woord van vriendschap en genegenheid voor alle studenten van 5ar, voor de toffe groep die wij samen vormen.

195

tekst_afbeeldingen_01.indd 195

21/03/2006 11:18:50

tekst_afbeeldingen_01.indd 196

21/03/2006 11:18:51

BIJLAGEN

tekst_afbeeldingen_01.indd 197

197

21/03/2006 11:18:51

tekst_afbeeldingen_01.indd 198

21/03/2006 11:18:51

Bijlage 1: Laser Cutting Laser Cutting Stainless Steel With Nitrogen Steel Power Assist Assist Thickness Level Gas Gas (mm) (kilowatt) (CFH) (bar) 1 0.8 311 8.0

Assist Gas (PSIG) 118

Travel Speed (m/min) 1.5

Travel Speed (IPM) 59

Focal 5

Nozzle ID (mm) 1.5

1

3

311

8.0

118

8

315

5

1.5

2

1.5

675

10.0

147

2.5

98

5

2

2

2.2

675

10.0

147

3.8

150

5

2

2.5

1.5

798

12.0

176

1.1

43

5

2

2.5

3.2

552

8.0

118

4.5

177

5

2

3

1.5

859

13.0

191

1.8

71

5

2

3

3.2

675

10.0

147

4

157

5

2

5

1.5

1105

17.0

250

0.7

28

5

2

5

2.2

1105

17.0

250

1.3

51

5

2

5

3.5

1105

17.0

250

2.2

87

7.5

2

6

1.5

1166

18.0

265

2.3

91

5

2

6

3.5

1166

18.0

265

3.3

130

7.5

2

8

1.5

2014

20.0

294

0.3

12

7.5

2.5

8

3.2

1438

14.0

206

1.2

47

7.5

2.5

10

2.5

2624

18.0

265

0.4

16

7.5

3

10

3.5

2624

18.0

265

0.8

31

7.5

3

12

3.5

3452

24.0

353

0.5

20

7.5

3

12

5.6

3452

24.0

353

1

39

7.5

3

15

3.5

3452

24.0

353

0.2

8

7.5

3

19

5.6

3452

24.0

353

0.6

24

7.5

3

199

Laser Cutting Carbon Steel With Oxygen Steel Thickness (mm) 1.5

Power Level (kilowatt) 1

Assist Gas (CFH) 76

Assist Gas (bar) 1.2

Assist Gas (PSIG) 18

Travel Speed (m/min) 5

Travel Speed (IPM) 197

Focal Length (inch) 5

Nozzle ID (mm) 1.5

2

1

121

2.5

37

4

157

5

1.5

2.5

1

104

2.0

29

2.8

110

5

1.5

2.5

1.2

104

2.0

29

3.8

150

5

1.5

3

1

69

1.0

15

2.3

91

5

1.5

3

2

69

1.0

15

3.7

146

5

1.5

4

1

62

0.8

12

1.8

71

5

1.5

tekst_afbeeldingen_01.indd 199

21/03/2006 11:18:51

200

4

2

89

0.8

12

3.2

126

5

1.8

5

1

89

0.8

12

1.5

59

5

1.8

5

2

89

0.8

12

2.6

102

5

1.8

6

1

59

0.7

10

1.4

55

5

1.5

6

2.2

123

1.0

15

2.5

98

5

2

6

3.2

153

1.5

22

3.3

130

5

2

8

1

59

0.7

10

1

39

5

1.5

8

3.4

117

0.9

13

2.3

91

5

2

10

1.5

98

0.6

9

0.9

35

5

2

10

3.4

172

1.8

26

1.9

75

7.5

2

12

1.5

98

0.6

9

0.8

31

7.5

2

12

3.4

110

0.8

12

1.5

59

7.5

2

15

2.2

110

0.8

12

0.9

35

7.5

2

15

3.4

110

0.8

12

1.2

47

7.5

2

20

3

144

0.5

7

0.7

28

7.5

2.5

20

3.5

144

0.5

7

0.9

35

7.5

2.5

25

3.2

207

0.5

7

0.6

24

7.5

3

25

3.5

193

0.4

6

0.6

24

7.5

3

32

5.3

404

0.3

4

0.5

20

10

4.5

40

5.5

499

0.3

4

0.5

20

12.5

5

Bijlage 2: CNC G00: Fast positioning G01: Linear interpolation G02: CW circular interpolation G03: CCW circular interpolation G17: X-Y plan selection G18: X-Z plan selection G19: Y-Z plan selection G20: Programming in inches G21: Programming in mm G33: Constant pitch threading G34: Variable pitch threading G40/G41/G42: Tool radius compensation G90: Absolute programming G91: Incremental programming G94/G95: Feed G96/G97: Constant cutting speed/Constant rotation speed

tekst_afbeeldingen_01.indd 200

21/03/2006 11:18:52

Naast de letter ‘G’ zijn er nog een aantal andere letters die andere factoren van de machine controleren: X position Y position Z position M code (another “action” register or Machine code(*)) F feed rate S spindle speed N line number R Radius T Tool selection I Arc data X axis J Arc data Y axis.

K Arc data Z axis.

Voorbeeld: Het gaat hier om een fictief programma dat het gebruik van de G-code demonstreert.

In dit programma wordt de diameter van een staaf verkleind.

N01 M216 (Turn on load monitor) N02 G00 X20 Z20 (Rapid move away from the part, to ensure the starting position of the tool) N03 G50 S2000 (Set Maximum spindle speed) N04 T03 (Choose tool #3 from the carousel) N05 G96 S854 M42 M03 M08 (Variable speed cutting, 854 ft/min, High spindle gear, Start spindle CW rotation, Turn the coolant on) N06 G00 X1.1 Z1.1 T0303 (Rapid feed to a point 0.1” from the end of the bar and 0.05” from the side, Use offset values for tool #3) N07 M01 (Optional Stop) N08 G01 Z1.0 F.05 (Feed in horizontally until the tool is standing 1” from the datum) N09 X0.0 (Feed down until the tool is on center - Face the end of the bar) N10 G00 Z1.1 (Rapid feed 0.1” away from the end of the bar) N11 X1.0 (Rapid feed up until the tool is standing at the finished OD) N12 G01 Z0.0 (Feed in horizontally cutting the bar to 1” diameter all the way to the datum) N13 G00 X1.1 (Rapid feed 0.05” away from the surface of the part)

tekst_afbeeldingen_01.indd 201

201

21/03/2006 11:18:52

N14 G00 X20 Z20 (Rapid feed back out away from the work) N15 M05 M09 (Stop the spindle, Turn off the coolant) N16 M215 (Turn the load monitor off) N17 M02 (End of program)

202

tekst_afbeeldingen_01.indd 202

21/03/2006 11:18:52

tekst_afbeeldingen_01.indd 203

21/03/2006 11:18:52

tekst_afbeeldingen_01.indd 204

21/03/2006 11:18:52

BIBLIOGRAFIE

tekst_afbeeldingen_01.indd 205

205

21/03/2006 11:18:52

tekst_afbeeldingen_01.indd 206

21/03/2006 11:18:52

WATERS J., Blobitecture, Gloucester, Rockport Publishers, 2003, 192 ZELLNER P., Hybrid space (new forms in digital architecture), Londen, Thames & Hudson, 1999, 192 LYNN G., RASHID H., Architectural Laboratories, Rotterdam, Nai Publishers, 2002, 176 ROSA J., Next Generation Architecture (contemporary digital experimentation + radical avant-garde), Londen, Thames & Hudson, 2004, 240 KOLAREVIC B., Architecture in the digital age (design and manufacturing), New York, Spon Press, 2003, 314 ENGELI M., Bits and spaces, New York, Birkhäuser, 2001, 208 MIGAYROU F., BRAYER M., Archilab (Radical Experiments in Global Architecture), Londen, Thames & Hudson, 2001, 528 207

GANS D., KUZ Z., The organic Approach to architecture, London Wiley-Academy, 2003, 216 ANGE M., SIMONOT B., Archilab’s Earth Buildings: Radical experiments in land architecture, Londen, Thames & Hudson, 2003, 256 VOGLIAZZO M., “SHoP: Agora, Dreams and visions”, L’Arca nr. 202, p. 34-43 HADID Z., SCHUMACHER P., “Driving towards renewal”, L’Arca, nr. 202, p. 44-49 OOSTERHUIS K., Programmable architecture, Bergamo, l’Arcaedizioni, 2002, 99 FRAMPTON K., Moderne architectuur. Een kritische geschiedenis., Roeselare, Roularta Books, 1992, 477 JODIDIO P., Architecture NOW!, Keulen, Taschen, 2001, 576

tekst_afbeeldingen_01.indd 207

21/03/2006 11:18:52

GÖSSEL P., LEUTHÄUSER G., Architectuur van de 20e eeuw, Keulen, Taschen, 2001, 447 ZELLNER P., NOVAK M., Digital Real: Blobmeister, Birkhauser, 2001, 256 BULLIVANT L., 4dspace: Interactive Architecture, Architectural Design, London, WileyAcademy, Vol 75, nr 1, januari/februari 2005, 128 SPILLER N., Young Blood, Architectural Design, London, Wiley-Academy, Vol 71, nr 1, februari 2001, 111 PERRELLA S., Hypersurface Architecture II, Architectural Design, London, Academy Editions, Vol 69, nr 9, oktober 1999, 112 GOSLING D., New science = New architecture?, London, Academy Editions, 96 208

EEKHOUT M., POPO of ontwerpmethoden voor bouwproducten en bouwcomponenten, Delft, Delft University Press, 1997, 163 FEAR B., Architecture + Animation, Architectural Design, London, Wiley-Academy, Vol 71, nr 2, april 2001, 111 X, Organic Architecture, London, Academy Editions, Vol 63, nr 11/12, november/ december 1993, 95 RAHIM A., Contemporary Processes in Architecture, London, Wiley-Academy, Vol 70, nr 3, juni 2000, 112 RAHIM A., Contemporary Techniques in Architecture, London, Wiley-Academy, Vol 72, nr 1, januari 2002, 126 DOHERTY P., Cyberplaces: The Internet Guide for Architects, Engineers & Contractors, Robert S Means Co; Bk&CD-Rom edition, 1997, 696

tekst_afbeeldingen_01.indd 208

21/03/2006 11:18:52

A+U nr 412, 05:01 Tijdschrift Bouw #04/2005 – interview met Lars Spuybroek – Van machine naar vorm A+193 – parametrisch tekenen (Foster)

BRONVERMELDING VAN DE FOTO’S

209

001, 008, 009, 016, 017, 020, 021, 022, 023, 024, 028, 030, 031, 032, 033, 036, 037,040, 041, 042, 043 + alle afbeeldingen van de case studies met uitzondering deze op p160-161 en p 169) - Wout Sorgeloos 002 - ?; 003 - Ramon Prat; 004 - Caloey (Webshots.com); 005 jamescraig (Webshots.com); 006 - healthylivinginc (Webshots. com); 007 - Gregory More; 010 - ldrider51 (Webshots.com); 011 - jb607 (Webshots.com); 012 - amhalveytoo (Webshots. com); 013 - kj0928 (Webshots.com); 014 - dwntwnla6903 (Webshots.com); 015 - SAAB; 018 - Gregg Lynn; 019 Marcos Novak; 025 - ?; 026/027 - MVRDV; 029 - Kolatan and MacDonald; 034 - Future Systems; 035 - Future Systems; 038 - Friedrich Busam; 039 - Bernhard Franken; 044 - Erick van Egeraat Architects/Christian Richters; 045 - STEM Group, LPS, Université Paris Sud; 046 - gepubliceerd onder de GNU Free Documentation License; 047 - NOX; 048 - Johan Bettum; 049 - dECCOI Architects; 050 - dECCOI Architects; 051 - Trimble; 052 - jyjchan_bangkok1 (Webshots.com); foto’s p 160-161 - ONL foto p 169 - Bram Rumbaut

tekst_afbeeldingen_01.indd 209

21/03/2006 11:18:52

tekst_afbeeldingen_01.indd 210

21/03/2006 11:18:52

tekst_afbeeldingen_01.indd 211

21/03/2006 11:18:52

tekst_afbeeldingen_01.indd 212

21/03/2006 11:18:52