Η αρχιτεκτονική στην ψηφιακή εποχή της κατασκευής: από τη μαζική παραγωγή στη μαζική εξατομικευση

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

φοιτήτρια: Μαλτέζου Δήμητρα | επιβλέπων καθ.: Πανηγύρης Κωστής | Ακ.Έτος: 2017

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Βόλος Φεβρουάριος 2017

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών Ακαδημαϊκό έτος: 2016-2017

Ερευνητική Εργασία Θέμα: Η αρχιτεκτονική στην ψηφιακή εποχή της κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομικευση

Φοιτήτρια: Μαλτέζου Δήμητρα Επιβλέπων καθηγητής: Κωστής Πανηγύρης Φεβρουάριος 2016

Η αρχιτεκτονική στην ψηφιακή εποχή της κατασκευής: από τη μαζική παραγωγή στη μαζική εξατομικευση

Περίληψη Το θέμα αναφέρεται στην ψηφιακή εποχή που διανύουμε και εξετάζει τις νέες τεχνολογικές δυνατότητες που είναι πλέον διαθέσιμες στον άνθρωπο. Γίνεται μια ιστορική αναδρομή στο πεδίο του σχεδιασμού και της κατασκευής με σημαντικούς σταθμούς και γεγονότα σχετικά με την ιστορία του ψηφιακού σχεδιασμού και κατασκευής στον κλάδο της αρχιτεκτονικής. Τα ψηφιακά μέσα έχουν προσφέρει στην εξέλιξη και την ανάπτυξη νέων τεχνικών κατασκευής καθώς επίσης και στην αυτοματοποίησή της. Σημαντική συμβολή στην αυτοματοποίηση της κατασκευής έχει η ρομποτική, η οποία έχει αρχίσει να κάνει τα πρώτα βήματά της στον τομέα της αρχιτεκτονικής με έναν αξιόλογο αριθμό από εφαρμογές της. Επιλέγονται παραδείγματα που αφορούν κατά κύριο λόγο την ψηφιακή κατασκευή μεγαλύτερης κλίμακας με μηχανές ψηφιακού ελέγχου- είτε ως εξαρτήματα συνδέσεων αρθρωτών κατασκευών είτε ως κατασκευές πλήρους κλίμακας- και με μηχανήματα ρομποτικής. Στη συνέχεια, γίνεται λόγος για την μαζική παραγωγή (mass production) και το φορντικό μοντέλο του 20ου αιώνα καθώς

και τα έργα και τις αντιλήψεις των αρχιτεκτόνων εκείνη την εποχή, με αφορμή τη δυνατότητα των νέων αυτών μεθόδων κατασκευής να παράγουν μαζικά με το ίδιο κόστος και την ίδια δαπάνη χρόνου. Η τεχνολογία είναι αυτή που πλέον μας επιτρέπει να κάνουμε χρήση των μηχανημάτων μαζικής παραγωγής αλλα ταυτόχρονα να συνδιάζουμε την ευέλικτη και προσαρμοσμένη στο χρήστη παραγωγή. Συγκεκριμένα, αρχίζουμε να αποκτούμε αντικείμενα πιο προσαρμοσμένα στις ανάγκες και τις επιθυμίες μας στην τιμή και σε χρόνο που χρειάζεται για τη μαζική παραγωγή, και αυτό γιατί διανύουμε την περίοδο της μαζικής εξατομίκευσης. Ήδη πολλές επιχειρήσεις έχουν υιοθετήσει την μαζική εξατομικευση και ο καταναλώτης έχει πλεόν θέση στο στάδιο της παραγωγής. Όσον αφορά την αρχιτεκτονική η ιδέα της μαζικής εξατομίκευσης στην κατασκευή έχει αρχίσει τα τελευταία χρόνια να λαμβάνεται σοβαρά υπόψην και σε συνδιασμό με τις νέες ψηφιακής μεθόδους παραγωγής γίνεται πολλά υποσχόμενη.

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στη μαζική εξατομίκευση

Προίμιο Το παρόν τεύχος συντάχθηκε στα πλαίσια εκπόνησης της Ερευνητικής Εργασίας από τη φοιτήτρια του Τμήματος Αρχιτεκτόνων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, Μαλτέζου Δήμητρα, το ακαδημαϊκό έτος 2016- 2017. Στην εργασία, με τίτλο “ Η αρχιτεκτονική στην ψηφιακή εποχή της κατασκευής: από τη μαζική παραγωγή στη μαζική εξατομικευση“, μελετάται η Αρχιτεκτονική μέσα από τα ψηφιακά μέσα κατασκευής, με αφορμή την συμμετοχή μου σε ένα εργαστήριο αυτοματοποιημένης σχεδίασης και κατασκευής με τη μέθοδο της προσθετικής κατασκευής (3d printing). Καθώς η μόνη συμβολή στο κατασκευαστικό κομμάτι αφορούσε την ψηφιακή σχεδίαση και έπειτα την άμεση μετάφραση του ψηφιακού μοντέλου σε πραγματικό. Η σύνταξη του τεύχους βασίστηκε στη μελέτη βιβλίων, άρθρων και επιστημονικών αρχείων, η επεξεργασία των οποίων οδήγησε σε χρήσιμα συμπεράσματα αλλά και σε νέους προβληματισμούς για περαιτέρω έρευνα. Στο σημείο αυτό κρίνεται απαραίτητο να ευχαριστήσω όλους όσους βοήθησαν στην παρούσα έρευνα και ιδιαίτερα τον επιβλέποντα καθηγητή μου κ. Πανηγύρη Κ. για την καθοδήγηση του.

Περιεχόμενα Περίληψη Προοίμιο Περιεχόμενα Thesis

6 7 9 11

Κεφάλαιο 1- Εισαγωγή Ψηφιακή Επανάσταση

13

Κεφάλαιο 2 Ψηφιακή παραγωγή & Frank Gehry 1. Η εισαγωγή των ψηφιακών μέσων παραγωγής 2. H συμβολή του γραφείου του Frank Gehry 3. CAD- CAM 4. (ψηφιακός) αριθμητικός έλεγχος

19 20 23 28 30

Κεφάλαιο 3 Προσθετική Μέθοδος 1. Αρχιτεκτονικές εφαρμογές της προσθετικής κατασκευής

1. Arup Nodes

2. 3Μ LifeLab Pavillion 2. Κατασκευαστική Εκτύπωση

1. Contour Crafting

2. Canal House

3. Urban Cabin

4. 3D Printed Bridge

5. 3D Printed Villa in Philipinnes

6. 3D Printed Office in Dubai

33 38 40 42 46 50 52 56 60 64

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στη μαζική εξατομίκευση

Κεφάλαιο 4 Ρομποτική 1. Κατηγοριοποίηση των ρομπότ 2. Η εισαγωγή της ρομποτιικής στην αρχιτεκτονική

1. Pike Loop καi ROB Technologies

2. Brick Wall Chi- She

3. Swarm Construction 3. Μη επανδρωμένο αεροσκάφος (UAV)

1. Flight Assembled Architecture

2. Aerial Construction

67 68 70 72 76 84 88 90 94

Κεφάλαιο 5 Μαζική Παραγωγή 1. Βιομηχανική Επανάσταση & Η. Ford 2. H Μαζική Παραγωγή Κατοικιών

1. H Προσέγγιση των Archigram

101 102 104 108

Κεφάλαιο 6 Μαζική Εξατομιίκευση 1. Elemental-Alejandro Aravena 2. Η έννοια της Μαζικής Εξατομίκευσης 3. Οι τέσσερις τύποι Μαζικής Εξατομίκευσης 4. Διαφορές Μαζικής Παραγωγής και Μαζικής Εξατομίκευσης 5. mTable 6. Variomatic 7. Wiki House 8. Μαζική Εξατομίκευση στην κατασκευή

Βιβλιογραφία

111 112 115 116 119 120 122 124 128 131

Thesis

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Thesis Στην παρούσα ερευνητική εργασία εξετάζεται μια αναδυόμενη κατασκευαστική οικονομία, η οποία επικεντρώνεται στην μαζική εξατομίκευση. Είναι πιο κοντά δηλαδή στην παραγωγή υλικών για τις ατομικές προσαρμοσμένες ανάγκες και απαιτήσεις του εκάστοτε ανθρώπου- πελάτη. Γίνεται μια ιστορική εξιστόρηση των τεχνολογικών επιτευγμάτων που οδήγησαν στην εμφάνιση των ψηφιακών μέσων παραγωγής καθώς επίσης μελετάται η συμβολή του F. Gehry στην εισαγωγή του ψηφιακού σχεδιασμού και της σύλληψης της ιδέας στο πεδίο της αρχιτεκτονικής. Φτάνουμε στο συμπέρασμα αυτό μέσα από τη μελέτη των νέων τεχνολογικών μέσων που είναι πια διαθέσιμα, και συγκεκριμένα των προσθετικών μεθόδων παραγωγής με τη χρήση ή οχι ρομποτικών συστημάτων. Ειδικότερα γίνεται πάραθεση παραδειγμάτων που αφορούν την προσθετική κατασκευή με μηχανήματα ψηφιακού ελέγχου και σχετίζονται με κατασκευές πλήρους κλίμακας. Στην έρευνα αυτή παραθέτεται ακόμα μια μικρή αναφορά στην περίοδο της μαζικής παραγωγής και πώς επηρέασε τους αρχιτέκτονες το πνεύμα της εποχής. Τέλος, ορίζεται η μαζική εξατομίκευση και οι τέσσερις τύποι που μπορεί να τη συναντήσουμε. Επίσης εξατάζονται παραδείγματα που σχετίζονται με το περιβάλλον της αρχιτεκτονικής. Καταλήγωντας στο συμπέρασμα πως η μαζική εξατομίκευση είναι πολλά υσχόμενη στον κατασκευαστικό κλάδο και συνεπώς στην αρχιτεκτονική, δεδομένων των νέων τεχνολογιών κατασκευής που εξετάστηκαν νωρίτερα.

11

κεφάλαιο 1- Εισαγωγή

ψηφιακή επανάσταση

12

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Σε αρκετά σημεία της εξέλιξης της ανθρώπινης κοινωνίας οι τεχνολογικές επαναστάσεις έχουν μετατρέψει την οικονομία, τη κοινωνία και τη πολιτιστική ζωή. Κάθε ένα από αυτά επηρεάζουν την αρχιτεκτονική των πόλεων καθώς την κατασκευή. Η πρώτη που προέκυψε ήταν η γεωργική επανάσταση της Νεολιθικής Εποχής, με την εφεύρεση του τροχού και του αρότρου. Η επόμενη επανάσταση, η Βιομηχανική Επανάσταση του δέκατου ένατου αιώνα άρχισε στη Βρετανία γύρω στο 1780 και εξαπλώθηκε στο μεγαλύτερο μέρος του κόσμου σε λιγότερο από διακόσια χρόνια.1 Ο παράγοντας που οδήγσε σε αυτή την επανάσταση ήταν η ανακάλυψη τρόπων για την αντικατάσταση της μυϊκής δύναμης των ανθρώπων και των ζώων από τη δύναμη των μηχανημάτων που καταναλώνουν ενέργεια - για πρώτη φορά έχουμε τη καύση άνθρακα στην ατμομηχανή και αργότερα τον ηλεκτρικό κινητήρα. Οι πόλεις έγιναν μεγαλύτερες και πιο πολύπλοκες. Μηχανικά και ηλεκτρικά συστήματα εισήχθησαν σε κτίρια καθώς επίσης νέα υλικά (κυρίως χάλυβας, οπλισμένο σκυρόδεμα, και γυαλί) και βιομηχανικά παραγόμενα εξαρτήματα κατασκευής άνοιξαν άνευ προηγουμένου δομικές και οργανωτικές δυνατότητες. Ήταν πλέον αναγαία η τεκμηρίωση των κτιρίων πληρέστερα και με ακρίβεια στα σχέδια για την εφαρμογή των τυποποιημένων μεθόδων και για την πρόβλεψη του κόστους και απόδοσης. Η τεχνική πολυπλοκότητα του έργου του αρχιτέκτονα αυξήθηκε, και ο ρόλος του έγινε πιο έντονα διαφοροποιημένος από εκείνον του «οικοδόμου». Η τρίτη σημαντική επανάσταση, η επανάσταση του υπολογιστή, άρχισε να αναδύεται στη Βρετανία και τις Ηνωμένες Πολιτείες τα έτη αμέσως μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο. ΠυροδοΕικόνα στην εισαγωγή της ενότητας: 3xLP Winner of SKIN Digital Fabrica- τήθηκε από κάποιους μεγάλους θεωρητικούς (Alan Turing και John Von Neumann ιδιαίτερα), και τροφοδοτείται από εξελίξεις tion Competition Πηγή: Επίσημη ιστοσελίδα TEX-FAB 1 William J. Mitchell, Digital Design Media, Second Edition, John Wiley & που έλαβαν χώρα στα ηλεκτρονικά τη διάρκεια του πολέμου, Sons, New York, 1997. με την επιταχύνση της από την εμφάνιση των νέων τεχνολο13

ψηφιακή επανάσταση

γιών (το τρανζίστορ, κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα). Αυτή η επανάσταση έχει εξαπλωθεί σε όλο τον κόσμο μέσα σε λίγες δεκαετίες. Απορρέοντας από την επανάσταση του υπολογιστή, οι αλλαγές τις οποίες επέφερε η πληροφορική και η τεχνολογία των επικοινωνιών κατά τη διάρκεια του δεύτερου μισού του 20ου αιώνα σχετίζονται άμεσα με όρο Ψηφιακή Eπανάσταση (Digital Revolution2). Η Ψηφιακή επανάσταση είναι η αλλαγή από τη μηχανική και αναλογική τεχνολογία στα ψηφιακά ηλεκτρονικά, τα οποία άρχισαν να εμφανίζονται από τα τέλη του 1950 και του 1970 με την υιοθέτηση και την εξάπλωση των ψηφιακών υπολογιστών και την ψηφιακή αποθήκευση των αρχείων. Ο όρος επίσης αναφέρεται στις αλλαγές που επέφερε η ψηφιακή πληροφορική και η τεχνολογία των επικοινωνιών κατά τη διάρκεια και μετά τα τέλη του 20ου αιώνα. Η ψηφιακή επανάσταση ξεκίνησε το 1980 και συνεχίζεται μέχρι και σήμερα. Κεντρικό ρόλο σε αυτή αποτελεί η μαζική παραγωγή, η ευρεία χρήση των ψηφιακών λογικών κυκλωμάτων και τεχνολογίες που πηγάζουν από αυτήν (πχ. Η/Υ, κινητό τηλέφωνο, Ίντερνετ ). Στην εποχή μας, η αρχιτεκτονική και η τεχνολογία έχουν ενωθεί, συνθέτοντας μια “αλληλένδετη έκφραση” σύμφωνα με τον Βranko Kolarevic στο ”Architecture in the Digital Age Design and Manufacture”, στην οποία οι ψηφιακές μέθοδοι επιτρέπουν στις αρχιτεκτονικές ιδέες να πραγματοποιηθούν σε ένα αποκλειστικά ψηφιακό περιβάλλον, καθώς περιέχει τις “πληροφορίες” για μια απευθείας μετάφραση του ψηφιακού σχεδιασμού σε υλική κατασκευή μέσω μεθόδων ψηφιακής κατασκευής (digital fabrication). Η σύνθεση ανάμεσα στον αρχικό σχεδιασμό και στη κατασκευαστική πραγματικότητα είναι μια διαδικασία αρχιτεhttps://web.archive.org/web/20081007132355/http://history.sandiego. edu/gen/recording/digital.html 2

14

κτονικής, που βελτιώνεται από την επίδραση των ψηφιακών μεθόδων στην εποχή των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Οι τεχνολογίες ψηφιακής κατασκευής σηματοδοτούν την έναρξη μια νέας αρχιτεκτονικής περιόδου, μιας περιόδου όπου η εξέλιξη στην τεχνολογία αφήνει περιθώριο για νέες τεχνικές σχετικά με το σχεδιασμό και τη κατασκευή. Στην ψηφιακή αυτή εποχή του υπολογιστή οι τρισδιάστατες μορφές που δημιουργούνται είναι εύκολα αρχιτέκτονά επιτεύξιμες και επωφελούνται από μια σειρά λογισμικών εφαρμογών ηλεκτρονικού υπολογιστή για να τις βοηθήσει να πάρουν μια ευρύτερη ελευθερία σχεδιασμού. Το βασικό επιχείρημα είναι ότι η ψηφιακή εποχή προχωράει σε ένα διαφορετικό είδος αρχιτεκτονικής και την ίδια στιγμή παρέχει ευκαιρίες για τον επαναπροσδιορισμό του ρόλου του αρχιτέκτονα στην παραγωγή κτιρίων. Οι ψηφιακές τεχνολογίες επιτρέπουν μια συσχέτιση μεταξύ του τι μπορεί να σχεδιαστεί και τι μπορεί να χτιστεί. Με την ενσωμάτωση του σχεδιασμού, της ανάλυσης, της παραγωγής και της συναρμολόγησης των κτιρίων, οι ψηφιακές τεχνολογίες, οι αρχιτέκτονες, οι μηχανικοί και οι χτίστες έχουν την ευκαιρία να επαναπροσδιορίσουν τη σχέση μεταξύ της σύλληψης-ιδέας (conception) και της παραγωγής. Τα τωρινά ξεχωριστά πεδία της αρχιτεκτονικής, της μηχανικής, και της κατασκευής μπορουν να ενσωματωθούν σε ένα σχετικά ψηφιακό συλλογικό εγχείρημα στο οποίο οι αρχιτέκτονες θα μπορούσαν να παίζουν κεντρικό ρόλο. Αυτή η πλευρά της σύγχρονης αρχιτεκτονικής είναι η ικανότητα να δημιουργείς κατασκευαστικές πληροφορίες κατευθείαν από τις νέες διαδικασίες και τεχνικές του ψηφιακού σχεδιασμού και της ψηφιακής παραγωγής. Δηλαδή η αρχιτεκτονική των μοντέρνων καιρών χαρακτηρίζεται από την ικανότητητα εκμετάλλευσης των εξειδικευμένων επιτευγμάτων του νεωτερισμού: οι καινοτομίες που προσφερθήκαν από την επι-

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

εικόνα: VULCAN pavilion the world’s largest 3D-printed architectural pavilion, at BJDW 2015. image by laboratory for creative design 15

16

One Main Office Renovation / dECOi Architects πηγή: http://www.raphaelcrespin.com/portfolio_page/one-main

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

στήμη και την τεχνολογία των σημερινών ημερών. Το μουσείο Guggenheim του Frank Gehry στο Bilbao της Ισπανίας είναι ένα παράδειγμα που απαθανατίζει το πνεύμα της εποχής της ψηφιακής επανάστασης, της οποίας οι συνέπειες για την κατασκευαστική βιομηχανία είναι πιθανόν να είναι του ίδιου βεληνεκούς με εκείνων της βιομηχανικής επανάστασης: την εποχής της πληροφορίας, όπως στη βιομηχανική εποχή πριν, είναι πρόκληση όχι μόνο το πώς σχεδιάζουμε κτίρια αλλά επίσης πώς τα παράγουμε και τα κατασκευάζουμε. Οι ψηφιακές τεχνολογίες αλλάζουν τις αρχιτεκτονικές πρακτικές με τρόπους που λίγοι ήταν ικάνοι να προβλέψουν δεκαετίες πριν. Ψηφιακά οδηγούμενες σχεδιαστικές διαδικασίες, που χαρακτηρίζονται ως δυναμικές, ανοικτού τύπου, αλλά με αρμονικές μετατροπές τρισδιάστατων δομών, πυροδοτούν νέες αρχιτεκτονικές δυνατότητες. Η παραγωγική και δημιουργική δυνατότητα των ψηφιακών μέσων μαζί με τις βιομηχανικές εξελίξεις που ήδη επιτυγχάνανε στην αυτοκινητική, ναυπηγική και στην αεροπορική βιομηχανία ανοίγουν νέους ορίζονες στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό. Οι συνέπειες είναι τεράστιες, όπως παρατήρησε και o Peter Zellner, στο Hybrid Space, «Η αρχιτεκτονική αναπλάθεται, γίνεται μέρος μιας εμπειρικής έρευνας τοπολογικών γεωμετριών, εν μέρει μια υπολογιστική ενορχήστρωση από μια ρομποτική και υλική παραγωγή του χώρου.» Τα τελευταία χρόνια οι εξελίξεις της τεχνολογίας στα computer-aided design (CAD) και computer- aided manufacture (CAM) συστήματα έχουν αρχίσει να έχουν επιρροή στο σχεδιασμό των κτιρίων και στις πρακτικές κατασκευής. Άνοιξαν την πόρτα σε νέες ευκαιρίες επιτρέποντας την παραγωγή και την κατασκευή πολύπλοκων μορφών που ήταν μέχρι προσφατα δύσκολα και ακριβά να σχεδιαστούν, να παραχθούν, και να συναρμολογηθούν χρησιμοποιώντας τις παραδοσιακές κατασκευαστικές τεχνολογίες.

Ένα νέο ψηφιακό συνεχές, μια άμεση σύνδεση από το σχεδιασμό στην κατασκευή, εγκαθίσταται μέσω των ψηφιακών τεχνολογιών. Έτσι, νέες ψηφιακά οδηγούμενες διαδικασίες σχεδιασμού, κατασκευής, και παραγωγής δοκιμάζουν την σχέση μεταξύ αρχιτεκτονικής και των μέσων παραγωγής της. Ακόμη, η σύνδεση των ρομποτικών συστημάτων με τις νεες ψηφιακά οδηγούμενες μηχανές παραγωγής επιτρέπει τον πλήρη έλεγχο της κατασκευής, πριν και κατα τη διάρκειά της, καθώς επίσης παρέχει ευελιξία στον σχεδιασμό διαφορετικών τεχνικών μεταξύ τους. Αρκετές έρευνες έχουν γίνει στο πεδίο της ρομποτικής κατασκευής παράγωντας έργα που είναι δύσκολο ή και ακατόρθωτο να επιτευχθούν χωρίς την ενσωμάτωση των ρομπότ. Με αφορμή τη δυνατότητα των νέων ψηφιακών μεθόδων να παράγουν μαζικά, γίνεται λόγος για την εποχή της Βιομηχανικής Επανάστασης και την μαζική παραγωγή. Οι αρχιτέκτονες της εποχής άρχισαν να αναπτύσσουν δομές και προτάσεις, εμπνευσμένες από το πνεύμα της εποχής. Τα έργα τους ήταν σχεδιασμένα να παραχθούν μαζικά στις γραμμές παραγωγής των εργοστασίων, όπως το μοντέλο αυτοκινήτου της Ford. Η διαφορά των μηχανημάτων της Βιομηχανικής Επανάστασης με τα αυτοματοποιημένα μηχανημάτα ψηφιακού ελέγχου της σημερινής εποχής βρίσκεται στη δυνατότητα των δεύτερων να μπορούν να παραγούν μαζικά το εξατομικευμένο στο χρήστη «προϊόν». Με λίγα λόγια, έχουν τη δυνατότητα να παράγουν 1000 διαφορετικά αντικείμενα μεταξύ τους καθέ ένα προσαρμοσμένο στις εκάστοτε ανάγκες ή απαιτήσεις, στον ίδιο χρόνο και κόστος που θα χρειαζόταν για να κατασκευάσουν 1000 ίδια.Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται μαζική εξατομίκευση και έχει ήδη αρχίσει να κάνει τα βήματα της σε πολλές επιχερήσεις.

17

κεφάλαιο 2

ψηφιακή παραγωγή & Frank Gehry

18

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Η ψηφιακή εποχή επαναδιευθέτησε τη σχέση μεταξύ της σύλληψης και της παραγωγής, όπως είπαμε και προηγουμένως, του τι μπορέι να επινοηθεί και του τι μπορεί να κατασκευαστεί. Τα πρότζεκτ σήμερα όχι μόνο γεννιούνται ψηφιακά, αλλά ακόμη αντιλαμβάνονται ψηφιακά μέσω των “file-to-factory” διαδικασιών των computer numerically controlled (CNC) τεχνολογιών παραγωγής. Και καθώς η κατασκευασιμότητα γίνεται με χρήση της υπολογισιμότητας, η ερώτηση δεν είναι πια αν μια ξεχωριστή μορφή μπορεί να κατασκευαστεί, αλλά ποιά νέα όργανα της πρακτικής χρειάζονται για να εκμεταλλευθούμε τις ευκαιρίες που ανοίγονται από τα νέα ψηφιακά μέσα παραγωγής. Σημαντικά βήματα στην εξέλιση της τεχνολογίας και των ψηφιακών μέσων που επιτρέπουν σήμερα την ψηφική κατασκευή έκανε η αεροναυπηγική και η αεροπορία. Στη συνέχεια τα συστήματα ανέπτυξαν άρχισαν να εφαρμόζονται και στην αρχιτεκτονική με παρότρυνση του F. Gehry και των συνεργατών του. Απαραίτητα εφόδια για την ψηφιακή παραγωγή και την κατασκευή αποτελούν τα συστήματα CAD- CAM καθώς και το σύστημα ψηφιακού αριθμητικού ελέγχου (CNC) αντίστοιχα.

Εικόνα στην εισαγωγή της ενότητας: Guggenheim museum Bilbao, Frank Gehry Πηγή:http://www.spiritualpilgrim.net/11_Western-Art/28_Modern-Architecture/Gehry_Guggenheim-Museum_Bilbao-1997_PLZ-185.jpg File-to-factory: αναφέρεται στη συνεχή ενοποίηση της σχεδιαστικής διαδικασίας στην κατασκευή. Εμπεριέχει την άμεση μεταφορά των δεδομένων από ένα λογισμικό 3D μοντελοποίησης σε μια CNC μηχανή. Εφαρμόζει τον ψηφιακό σχεδιασμό και τις στρατηγικές κατασκευής βασιζόμενες σε υπολογιστικές αντιλήψεις.

19

Ψηφιακή Παραγωγή & Frank Gehry

2.1 Εισαγωγή των ψηφιακών μέσων παραγωγής Σημαντικός σταθμός στην ιστορία της τεχνολογίας και της επιστήμης αποτελεί η περίοδος μεταξύ 1939 με 1945. Η πρόοδος αυτή στιγματίστηκε από το πεδίο του σχεδιασμού στρατιωτικών αεροσκαφών, τα οποία αναπτύχθηκαν για τις ανάγκες του Δεύτερου Παγκοσμίου πολέμου1. Η συμβολή προς το τέλος του πολέμου έγινε με τα προτότυπα διαφόρων καινοτόμων τεχνολογιών όπως για παράδειγμα η πληροφοριακή τεχνλογία με τους πρώτους ψηφιακούς υπολογιστές. Οι Ηνωμένες πολιτείες ήρθαν στο προσκήνιο της τεχνολογίας με τις στρτηγικές και τις τακτικές τους για την ανάπτυξη της κατασκευής. Η αμερικανική βιομηχανία αεροσκαφών ήταν η πρώτη που πειραματίστηκε με την ενσωμάτωση των υπολογιστών στην βιομηχανική παραγωγή. Οι πρώτοι ηλεκτρονικοί υπολογιστές ήταν προϊόν στρατιωτικής ανακάλυψης στην αυτοματοποίηση της αποκρυπτογράφησης μυστικών κωδικών. Η Αγγλία ήταν επίσης στο προσκήνιο για την ανάπτυξη του υλικού και του λογισµικού των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Στο Bletchley Park2 μια ομάδα από εξειδικευμένους θεωρητικους και τεχνολόγους, οι μαθηματικοί Alan Turing και Max Newman και ο μηχανικός Tommy Flowers, έφτιαξαν και ξεκίνησαν να χρησιμοποιούν τον Colossus. Αυτός ο υπολογιστής είχε σχεδιαστεί ώστε να σπάσει τους αλγόριθμους κρυπτογράφησης Lorenz, που χρησιμοποιήθηκαν από τους Ναζί κατά τη διάρκεια του Β ‘Παγκοσμίου Πολέμου.Χρησιμοποιούσε ηλεκτρικές λυχνίες για τους υπολογισμούς του και η ξεκίνησε τη λειτουργία του το 1944. Η ύπαρξη της μηχανής δεν δημοσιοποιήθηκε μέχρι τη δεκαετία του 1970. Στη Γερμανία, ο Κοnrad Zuse4 σχεδίασε και έφτιαξε έναν υπολογιτστή για πολεμικούς σκοπούς ενώ στις Ηνωμένες Πολιτείες ξεκίνησε η κατασκευή του πρώτου ψηφιακού υπολογιστή μόλις το 1943. Πρόκειται για τον Electronic Numerical Intergrator And Computer (ENIAC). Tο υπολογιστικό σύστημα 20

Εικόνα:The Colossus at work at Bletchley Park. πηγή: http://www. computerhistory.org/timeline/1944

Β’ Παγκόσμιος Πόλεμος: 1939- 1945

1

Bletchley Park: ήταν η κεντρική τοποθεσία για τους Βρετανούς αποκρυπτογράφους κατά τη διάρκεια του Δεύτερου Παγκόσμιου Πολεμου.

2

http://www.computerhistory.org/timeline/1944/#169ebbe2ad45559efb c6eb35720b2658 4 Konrad Zuse (Κόνραντ Τσουζέ): Γερμανός μηχανικός και πρωτοπόρος των υπολογιστών. Το μεγαλύτερο επίτευγμά του ήταν η ολοκλήρωση του πρώτου λειτουργικού προγραμματιζόμενου υπολογιατή βασιζόμενου στο δυαδικό σύστημα, το 1941. Η εφεύρεση του ήταν ο πρώτος προγραμματιζόμενος ηλεκτρονικός υπολογιστής σε παγκόσμιο επίπεδο.

3

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Εικόνα:ΕΝΙΑC πηγή: http://www.computerhistory.org/timeline/1946

John William Mauchly (Αύγουστος 30, 1907 – Ιανουάριος 8, 1980) ήταν ένας αμερικανός φυσικός. πηγή: https://en.wikipedia.org/wiki/ John_Mauchly 6 John Adam Presper. (Απρίλιος 9, 1919 – Ιούνιος 3, 1995) ήταν ένας αμερικάνος ηλεκτρολόγος μηχανικός και πρωτοπόρος στους υπολογιστες. πηγή: https://en.wikipedia.org/wiki/J._Presper_Eckert 5

ENIAC ξεκίνησε το 1943 και ολοκληρώθηκε το 1946, από τον John Mauchly5 και J. Presper Eckert6 στη Σχολή Moore Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου της Πενσυλβανίας. Παρότι το πλεονέκτημα αποκτήθηκε από την Αγγλία στο πεδίο της πληροφοριακής τεχνολογίας, η βιομηχανική ανάπτυξη έλαβε χώρα στις ΗΠΑ. H εφαρμογή των ηλεκτρονικών υπολογιστών στη βιομηχανική παραγωγή θεωρείται ότι ξεκίνησε με τον John Parsons και τον εργαζόμενο του στην εταιρεία Parsons Corp, τον Frank Stulen στο Michigan τον Απρίλιο του 1946, με το σύστημα του αριθμητικού ελέγχου για τις μηχανές παραγωγής. H εταιρεία Parsons έλαβε χρηματοδότηση για να φτιάξει ξύλινες πλευρές στο περιφτρεφόμενο μέρος των πτερυγίων σε ένα από τα πρώτα ελικόπτερα που παράγχηκε σε βιομηχανική κλίμακα, το Sikorsky. Όταν ένα από τα πτερύγια απέτυχε, η Parsons πρότεινε να να κατασκευάσουν δοκούς από ατσάλι. Η ανάλυση της δοκού έγινε με μια σειρά από 17 αναφορικά σημεία από το Sikorsky. Η Parsons έπρεπε να ενώσει αυτά τα σημεία για να ορίσει το περίγραμμα κοπής και έτσι συμβουλεύτηκε τον Frank Stulen, ο οποίος έφτιαξε μια προσομοίωση της δομής της λεπίδας χρησιμοποιώντας τους υπολογιστές της εποχής, που ήταν προγραμματισμένοι με τρυπημένες κάρτες. Εξασφάλισε λοιπόν 200 σημεία ελέγχου για να σχεδιάσει το περίγραμμα. Αντί για τη χειρωνακτική μέθοδο, που χρειαζόταν κάθε σημείο να είναι σχεδιασμένο πάνω στο καρτεσιανό γράφημα, η Parsons σχεδίασε ένα εντελώς αυτοματοποιημένο σύστημα στο οποίο ο άξονας Χ και Υ μιας μηχανής κοπής κινούνταν από ηλεκτρικούς κινητήρες ελεγχόμενους από μια τρυπητή μηχανή ανάγνωσης καρτών. Παρόλα αυτά o Parsons και η αεροπορική βάση στην οποία εργαζόταν δεν έιχε την οικονομική δυναντότητα να ολοκληρώσει αυτό το σύστημα. Οι ανάγκες της αεροπορικής βιομηχανίας για ακρίβεια και 21

Ψηφιακή Παραγωγή & Frank Gehry

ευελιξία της παραγωγής έδωσε στον τομέα της καινοτόμες διαδικασίες. Μέσα στο 1949 η US Air Force χρηματοδότησε μια έρευνα πάνω σε μια μηχανή κοπής τριών αξόνων η οποία χειριζόταν από έναν υπολογιστή. Αυτή η τεχνολογία πήρε το όνομα Νumerical Control (NC)- ψηφιακός έλεγχος. Μέσα στα επόμενα 20 χρόνια έβαλαν τις βάσεις για την ανάπτυξη του ψηφιακού σχεδισμού και της κατασκευής σε μια μεγάλη σειρά από βιομηχανικούς τομείς, που αργότερα θα εφαρμοστούν στον κατασκευαστικό τομέα επίσης. Με τον NC, έγινε πρώτη φορά δυνατό να περιγραφούν ατομικά στοιχεία της σχεδιαστικής και παραγωγικής διαδικασίας στην γλώσσα της τεχνολογίας και της επιστήμης, η οποία είναι τα μαθηματικά. Η γλώσσα προγραμματισμού του NC είναι νοητή από τους τεχνικούς και τους υπολογιστές οι οποίοι με την ψηφιοποίηση του σχεδιασμού σε bits και bytes θα μπορούσαν να τον ερμηνεύσουν και να τον μεταφράσουν σε από το άυλο πεδίο σε φυσικό αντικείμενο. Ο ψηφιακός έλεγχος, ιδιαίτερα ο προγραμματισμός των εργασιών των εργαλειομηχανών, ήταν κάτι νέο. Για την εποχή η πρωτη περιγραφή, ο κώδικας NC, συνέθεσε τις αναπαραστάσεις που ήταν απαραίτητες για το σχεδιασμό και την παραγωγή. Από το τέλος της δεκαετίας του ‘60 μέχρι το τέλος του ‘70, ο ψηφιακός έλεγχος είχε επεκταθεί σε έναν αυξανόμενο αριθμό παραγωγικών διαδικασιών, συμβαδίζοντας την εξάπλωση στους διαφορετικόυς βιομηχανικούς τομείς, μέχρι που πραγματοποιήθηκε σε όλα τα στάδια της παραγωγής. Τα αυτόματα συστήματα για όλη τη διαδικασία της παραγωγής ονομάζονται «εύελικτη παραγωγή» και κάνουν χρήση νέων τεχνολογιών, συμπεριλαμβανομένου των κέντρων μηχανικής κατεργασίας, των ρομπότ και του δικτύου ηλεκτρονικών υπολογιστών. Για παράδειγμα , η Toyota έδωσε προτεραιότητα σε αυτά τα συ22

Το πρώτο NC μηχανικό εργαλείο στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας στη Μασαζουσέττη το 1952. πηγή: http://www.sme.org/

στήματα και μειώνοντας το χρόνο παραγωγής, δημιούργησε τεμάχια τα οποία δινόταν στην παραγωγή σύμφωνα με τη παραγγελία του πελάτη αντί να περιμένουν στην αποθήκη. Αργότερα, η Toyota δημιουργησε την «lean manumacturing», λιτη παραγωγή, στην οποία ο σχεδιασμός των τεμαχίων ενός αυτοκινήτου απλοποιείται τόσο ώστε να βελτιστοποιήσουν την ευέλικτη παραγωγή σε πραγματικό χρόνο όσον αφορά την συναρμολόγηση και την αποθήκευση.7 Lean Manufacturing είναι γνωστή και ως “Just In Time Production” και αποδίδεται στον ιδρυτή της Toyota, Sakichi Toyoda, τον γιό του Kiichiro Toyoda, και τον μηχαικό Taiichi Ohno. πηγή: Dr. Debasish Basak, Md. Tarique Haider, Abhinav Kumar Shrivastava, Lean Manufacturing in Practice Lean Manufacturing in Practice A CaseStudy of Toyota Motors Company, IJCSMS International Journal of Computer Science & Management Studies, Vol. 13, Issue 05, July 2013 7

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

2.2 Η συμβολή του γραφείου Frank Gehry Όσον αφορά τον τομέα της αρχιτεκτονικής, η ψηφιοποίηση της μερικές φορές φαίνεται σαν απειλή από την υλική πλευρά της κατασκευής, η ευκαιρία να χρησιμοποιείς ένα ψηφιακό μοντέλο απευθίας στις συνθήκες παραγωγής ουσιαστικά δυναμώνει τις παραδοσιακές συνδέσεις μεταξύ του σχεδιασμού και των τεχνικών ενός τεχνίτη. Στην αρχιτεκτονική και κατασκευαστική βιομηχανία διάφορα προόζεκτ έχουν αποτελέσει τον πρόδρομο για τις αρχές του σχεδιασμού και της συναρμολόγησης. Ένα από πιο χαρακτηριστικά είναι το Fish-Sculpture στο ολυμπιακό χωριό στην Μπαρτσελώνα. Η επανάσταση στον τομέα της αρχιτεκτονικής για τα λογισμικά ήρθε το 1989 με τις αναζητήσεις της εταιρείας του αρχιτέκτονα Frank Gehry και των συνεργατών του. Ο Frank Gehry από νωρίς εγκατέλειψε τις επιρροές του μοντέρνου που είχε αποκτήσει μέσα από τις αρχιτεκτονικές του σπουδές και έτεινε να σχεδιάζει εντελώς διαφορετικές μορφές, εμπνευσμένες από έργα καλλιτεχνών. Τα σκίτσα του αναπαριστούσαν περισσότερο ελεύθερες μορφές που ξεπηδούν από το έδαφος κι εκεί ακριβώς εντοπιζόταν η δυσκολία της μετάφρασης αυτών των σκίτσων σε κτήρια από τον κατασκευαστή. Η αρχιτεκτονική εως τότε κυρίως χαρακτηριζόταν από μια στατική ασφάλεια η οποία απόκλειε πολύπλοκες μορφές που δε μπορούσαν να περιγραφούν με το συμβατικό λεξιλόγιο: πλάκα - δοκάρι υποστύλωμα.1 Εντοπίζοντας πως το πρόβλημά του βρισκόταν στα περιορισμένα σχεδιαστικά εργαλεία που είχαν για χρόνια οι αρχιτέκτονες, καθώς και oι οικονομικοί και προγραμματιστικοί περιορισμοί του έργου, οδήγησαν τον συνέταιρο του Gehry, τον Jim Glymph, να ψάξει για ψηφιακό λογισμικό σχεδιασμού και παραγωγής που θα μπορούσε να κάνει την περίπλοκη γεωμετρία του έργου όχι μόνο να μπορεί να περιεγραφθεί αλλά και να παραχθεί, χρησιμοποιώντας ψηφιακά μέσα για να εξα-

σφαλίσουν έναν υψηλό βαθμό ακρίβειας στην παραγωγή και τη συναρμολόγηση. Οι πρώτες προσπάθειες είχαν να κάνουν με το Fish Sculpture, το οποίο προσέφερε την ευκαιρία και την πρόκληση της κατασκευής μορφών στην κλίμακα κτιρίων, χωρίς να χρειάζεται να χειριστεί τους περιορισμούς ενός κατοικήσιμου συστήματος. Στο στούντιο του Gehry, ο James Glymph άρχισε να ερευνά τα συστήματα σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή για τη μοντελοποίηση μορφών και την επίλυση των μοντέλων σε κατασκευάσιμα υπο-μοντέλα. Το 1988, ο Frank Gehry επιλέχθηκε να σχεδιάσει το Walt Disney Concert Hall, στο Los Angeles της Νότιας California, φανερώνοντας όμως τα τελικά του σχέδια το 1991.Εργαζόμενος επίσημα στο γραφείο του Gehry ο Rick Smith, προσλήφθηκε τον Ιούλιο του 1991 για την μοντελοποίηση του Μεγάρου Μουσικής. Ο Rick Smith κατήχε μια συμβουλευτική εταιρεία βοηθητικού σχεδιασμου, την «C-cubed Virtual Architecture». Η εταιρεία διασυμβουλεύεται με την αεροδιαστημική βιομηχανία, με το σύστημα του υπολογιστή CAD-CAM το Computer Aided Three Dimensional Interactive Application - Τρισδιάστατη Διαδραστική Εφαρμογή με τη βοήθεια υπολογιστή (CATIA), που αναπτύχθηκε από την Dassault Aviation. Το CATIA2 δημιουργήθηκε για να υποστηρίξει το σχεδιασμό και την παραγωγή του μαχητικού αεροπλάνου Mirage, ένα από τα πρώτα αεροπλάνα που σχεδιάστηκε και παράχθηκε χρησιμοποιώντας ένα τρισδιάστατο σύστημα CAD-CAM. Επίσης, αναπτύχθηκε από τη Dassualt σε συνεργασία με την IBM. Ετσι, ο Gehry εισήγαγε στο γραφείο του μετά από την παρότρυνση του Glymph τη χρήση του προγράμματος CATIA, ένα ακρώνυμο του Computer Aided Three-dimesnional Interactive Application. Το CATIA δεν ειναι είναι ένα ειδικά αρχιτεκτονικό πρόγραμμα, αλλά επιτρέπει ευελιξία στο σχεδιασμό παρέχοντας γεωμετρικά δεδομένα για τις επιφάνειες και τις μορφές, 23

Ψηφιακή παραγωγή & Frank Gehry

Branko Kolarevic, Architecture in the Digital Age: Design and Manufacturing, εκδ. Spon, London, UK, 2 To CATIA ξεκίνησε ως μια ιδιόκτητη ανάπτυξη το 1977 από τη γαλλική κατασκευαστική Avions Marcel Dassault, προς στιγμήν για τιν πελάτη του λογισμικού CADAM (computer-augmented design and manufacturingείναι ένα λογισμικό σχετικό με το CAD που ανατύχθηκε από τη Lockheed, ή οποία ήταν μια αυστραλική αεροδιαστημική εταιρεία) για την ανάπτυξη του μαχητικό Mirage της Dassault. Και αργότερα υιοθετήθηκε στην αεροδιαστημική, στην αυτοκινητοβιομηχανία, στη ναυπηγική βιομηχανία, και σε άλλες βιομηχανίες. Αρχικά ονομάστηκε CATI (conception assistée tridimensionnelle interactive στα γαλλικά, δηλ. διαδραστική βοήθεια τρισδιάστατου σχεδιασμού), μετονομάστηκε CATIA το 1981, όταν η Dassault δημιούργησε μια θυγατρική εταιρεία για την ανάπτυξη και την πώληση του λογισμικού και υπέγραψε μια μη αποκλειστική συμφωνία διανομής με την IBM. 3 Επίσημη ιστοσελίδα Dessault Systemes, http://www.3ds.com/products/ catia/welcome 1

24

Η International Business Machines Corporation (IBM, «διεθνής εταιρεία μηχανών γραφείου») είναι μια πολυμετοχική εταιρεία, εισηγμένη στο Χρηματιστήριο της Νέας Υόρκης. Η IBM ιδρύθηκε στην πολιτεία της Νέας Υόρκης το 1911. Αρχικά, η εταιρεία ονομαζόταν Computing Tabulating Recording Company, αλλά το 1924 μετονομάσθηκε σε IBM. Τα προϊόντα της περιελάμβαναν από ζυγαριές και συσκευές χρονομέτρησης για βιομηχανική χρήση μέχρι υπολογιστικές μηχανές και διάτρητες κάρτες. Η επιχείρηση είναι μια από τις λίγες επιχειρήσεις τεχνολογίας πληροφοριών με μια συνεχή ιστορία που χρονολογείται από το 19ο αιώνα (ιδρύθηκε το 1888). Kατασκευάζει και πωλεί υπολογιστές, το λογισμικό των υπηρεσίων υποδομής και τις συμβουλευτικές υπηρεσίες για κεντρικούς υπολογιστές. Στη δεκαετία του ‘80 η IBM συνέχισε να καινοτομεί δημιουργώντας τη σχεσιακή βάση δεδομένων που αποτελεί τη βάση όλων των σύγχρονων αρχιτεκτονικών βάσεων δεδομένων. (https://www.wiki.com) εικόνα κάτω: Fish sculpture, Frank Gehry, Barcelona, Spain, 1992 πηγή: https://www.flickr.com/photos/7455207@N05/16761043751 4

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

καθώς επίσης δινει τη υνατότητα στο χρήστη να προσαρμόσει και να τελειοποιήσει τα αρχιτεκτονικά μοντέλα. Η “επανάσταση” λοιπόν, όχι μόνο για το γραφείο του Gehry, αλλά και ευρύτερα για τους αρχιτέκτονες - σχεδιαστές, ήρθε υπό τη μορφή του CATIA, ενός υψηλής ισχύος λογισμικού της εταιρείας Dassault Systemes3, το οποίο είχε αναπτυχθεί για τη Γαλλική βιομηχανία αεροδιαστημικής τη δεκαετία του 1981 και έδινε τη δυνατότητα αναπαράστασης καμπυλών, καμπύλων επιφανειών και επιφανειών από πολύπλοκες γεωμετρίες γενικότερα. Έως τότε χρησιμοποιούνταν από μηχανικούς για το σχεδιασμό και την επίλυση πολύπλοκων συστημάτων, όπως για πλοία και αεροσκάφη5. H εταιρεία Lockheed είχε αναπτύξει μια επεξεργασία 2D σχεδίασης και ένα σύστημα CNC που ονομάζεται CADAM (Computer-aided Design and Manufacturing). Η Dassualt άρχισε να χρησιμοποιεί το CADAM στη δεκαετία του 1970 για την κατασκευή των αεροσκαφών τους. Έτσι όπως συμφώνησε και ο Walter Benjamin to 1936 στο «The work of Art in the Age of Mechanical Reproduction» ότι η τεχνολογική ανακάλυψη της φωτογραφίας όχι μόνο μετέτρεψε τις τεχνικές της τέχνης αλλά έφερε μια αλλαγή στο τι αποτελεί τέχνη, η ανάπτυξη του CATIA μεταμόρφωσε τη πρακτική καθώς επίσης βοήθησε στην αναθεώρηση της αρχιτεκτονικής με έναν νέο τρόπο εργασίας που εξισώνει τα διαφορετικά πεδία σχεδιασμού. Η Dassault λοιπόν χρησιμοποιώντας την πλατφόρμα 2D και ανέπτυξε ένα σύστημα μοντελοποίησης 3D. Η IBM4 ενσωμάτωσε τα συστήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών και τις διασυνδέσεις για το λογισμικό για να μπορεί να τρέξει. Το 1981, η IBM και η Dassault άρχισαν να εμπορεύονται το σύστημα CATIA. Η Dassault Systemes, αφού το CATIA μπήκε δυναμικά και στη βιομηχανία της αρχιτεκτονικής, καθιέρωσε το λογισμικό στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό υπό το όνομα “CATIA 25

Ψηφιακή παραγωγή & Frank Gehry

Systems Architecture Design”. Ενώ άλλα λογισμικά όπως το CAD (δεκατία του ‘60), AutoCAD (1982) και MicroStastion(1987) είχαν κάνει την εμφανισή τους στην αρχιτεκτονική ως εργαλεία για να βοηθήσουν με τη δυσδιάστατη και αργότερα με τη τρισδιάστατη εκτύπωση, το CATIA διαφοροποιείται από αυτά τα παραδείγματα στο ότι δεν εισήχθε από το γραφείο του Gehry για λόγους επιτέλεσης των σχεδίων- των κατόψεων, τομών και όψεων- αλλά για να δώσει λύση σε αρχιτεκτονικά προβλήματα (ανάλυσης, κόσοτους και επικοινωνίας των περύπλοκων γεωμετριών στα σχλεδια του Gehry). Το CATIA ενεργοποίησε νέους τρόπους αρχιτεκτονικής επικοινωνίας στο σχεδιασμό. Ο Rick Smith άρχισε να εργάζεται για το Fish, το Σεπτέμβριο, μετρώντας to φυσικό μοντέλο του Gehry και κατασκευάζοντας το 3D μοντέλο του από μετρήσεις. Μέχρι εκείνη την εποχή, δεν υπήρχε ψηφιακός εξοπλισμός στο γραφείο του Gehry. Το 1992 ο Smith μοντελοποίησε το Fish, τόσο την επιφάνεια και την εσωτερική δομή. Πρόκειται για την πρώτη εφαρμογή του CATIA στον τομέα της αρχιτεκτονικής και ένα πρώιμο παράδειγμα του πώς το αεροναυπηγικό σχεδιαστικό λογισμικό αναπτύχθηκε. Η πρώτη δοκιμασία μεγάλης κλίμακας για το λογισμικό ήρθε με το Walt Disney Hall, που αναφέρθηκε προηγουμένως, το οποίο ολοκληρώθηκε μετά το 2003. Μέσα σε αυτό το διάστημα, περατώθηκαν με τον ίδιο τρόπο και άλλα γνωστά έργα του Gehry, όπως το Fish Sculpture (Barcelona, 1992), το μουσείο Guggenheim Bilbao (Bilbao, 1997), το Experience Music Project (Seattle, 2000).

H προσεκτική εξέταση του έργου του Gehry επιβεβαιώνει ότι ο σχεδιασμός της κατασκευή εξαρτάται από τις προσεγγίσεις μεταξύ πολλών παραγόντων. Mεγάλης σημασίας είναι o παράγοντας που προέρχεται από την εμπειρία και την κατανόηση 26

του σχεδιαστή, ή τις περισσότερες φορές της ομάδας σχεδιασμού. Τα συστήματα σχεδιασμού και παραγωγής με τη βοήθεια υπολογιστή έχουν μετατοπιστεί το κέντρο βάρους από τις δεξιότητες του τεχνίτη στην ικανότητα όσον αφορά τη χρήση των μηχανημάτων που χειρίζονται την κατασκευή. Όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο της αυτοματοποίησης στον τομέα της παραγωγής και της κατασκευής, τόσο υψηλότερες οι ικανότητες που απαιτούνται από τους σχεδιαστές. Έτσι, οι αρχιτέκτονες εμπεριέχονται όλο και περισσότερο σε κατασκευαστικές διαδικασίες, καθώς δημιουργούν τις πληροφορίες που μετά μεταφράζονται από τους κατασκευαστές άμεσα σε δεδομένα ελέγχου που οδηγούν τον ψηφιακό εξοπλισμό κατασκευής. Για παράδειγμα, το ασυνήθιστο σχήμα των γυάλινων πανέλων στο Nationale Nederlanden Building του F. Geghry στη Πράγα (1996) κοπήκαν με τη χρήση ψηφιακών οδηγούμενων μηχανημάτων κοπής (cutting machines) από τις πληροφορίες που εξήγαγαν από το ψηφιακό μοντέλο. Ένας αυξανόμενος αριθμός από επιτυχημένα και ολοκληρομένα πρότζεκτ, δείχνουν ότι η ψηφιακή κατασκευή μπορεί να προσφέρει παραγωγικές δυνατότητες εντός προγράμματος και προΰπολογισμού. Χάρη στον παραμετρικό σχεδιασμό και στις ψηφιακές τεχνολογίες κατασκευής είναι πλέον εφικτό να παράγουμε μαζικά μη τυποποιημένες, εντελώς διαφορετικά δομικά στοιχεία κτιρίων με την ίδια ευκολία όπως τα τυποποιημένα. Οι ψηφιακές τεχνολογίες δεν έχουν αλλάξει μόνο τους τρόπους με τους οποίους τα κτίρια και τα δομικά τους στοιχεία επινοούνται, σχεδιάζονται και αναπαραστόνται, αλλά και τους τρόπους με τους οποίους κατασκευάζονται, συναρμολογούνται και παράγωνται. Ψηφιακά οδηγούμενα μηχανήματα μπορούν να κατασκευάσουν τμήματα που έχουν μοναδικό σχήμα σε κόστος που δεν είναι πια απογορευτικά ακριβό. Είναι τόσο εύκολο και οικονομικά αποδοτικό για έναν δρομολογητή λάξευσης CNC

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

να παράξει 1000 μοναδικά αντικείμενα όπως αντίστοιχα 1000 ίδια. Οι γεωμετρίες του 20ου αιώνα ήταν σε ένα μεγάλο βαθμό οδηγούμενες από τα φορντικά παραδείγματα της βιομηχανοποίησης, εμποτίζοντας την παραγωγή των κτιρίων με λογικές της τυποποίησης, της προκατασκευής και της επί τόπου εκγατάστασης. Η λογική αυτής της βιομηχανοποίησης απαιτούσε κυρίως απλές γεωμετρικές μορφές που δεν είναι περίπλοκες και την επαναλαμβανόμενη χρήση μαζικά παραγώμενων και χαμηλού κόστους εξαρτήματα. Όμως αυτή η αυστηρότητα της παραγωγής δεν είναι πια αναγκαία, καθώς ψηφιακά οδηγούμενες μηχανές μπορούν να κατασκευάσουν μοναδικά εξαρτήματα με πολυσύνθετα σχήματα. Πλέον πολλά γνωστά αρχιτεκτονικά γραφεία έχουν αναπτύξει τα δικά τους λογισμικά βασισμένα σε αυτή τη σχεδιαστική λογική και τις δυνατότητες των BIM 5 προγραμμάτων, που συμπεριλαμβάνονταν και στον τρόπο εργασίας του Frank Gehry. Για παράδειγμα, το 2002, το γραφείο Gehry Partners ίδρυσε την εταιρεία “Gehry Technologies”, για τη δημιουργία του λογισμικού “Digital Project”. Από την ιστοσελίδα του ICD (Institute for Computational Design – http:// www.icd.uni-stuttgart.de ) προκύπτει πως το BIM (Building Information Modeling - Πληροφορικό Ομοίωμα Κτηρίου) είναι μια μέθοδος συγκέντρωσης πληροφοριών και απόκτησης γνώσεων για ένα κτηριακό έργο καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του. Προορίζεται να διευκολύνει την ανταλλαγή των πληροφοριών αυτών μεταξύ των μετεχόντων στο έργο. Χαρακτηριστικά ο Ιωάννης Βενέρης στο βιβλίο του “Πληροφορική και Αρχιτεκτονική: Έννοιες και Τεχνολογίες” αναφέρει πως η BIM “επιτρέπει το συντονισμένο σχεδιασμό όλων των ομάδων μελετητών”. Συχνά αντιμετωπίζεται ως εργαλείο για την καταμέτρηση και προσμέτρηση όλων των στοιχείων που εισάγονται στο μοντέλο, σύμφωνα όμως με τον Brad Hardin (2009), το BIM δεν είναι απλώς ένα εργαλείο αλλά μια διαδικασία και λογισμικό. (μετάφραση: Γ. Αναγνωστόπουλος)

5

27

Ψηφιακή παραγωγή & Frank Gehry

2.3 CAD- CAM Οι πρώτες εμπορικές εφαρμογές CAD ήταν σε μεγάλες επι- (1http://www.computerhistory.org/timeline/1963/) χειρήσεις στους τομείς της αυτοκινητοβιομηχανίας και της αεροδιαστημικής βιομηχανίας, καθώς και στα ηλεκτρονικά είδη. Μόνο οι μεγάλες εταιρείες μπορούσαν να αντέξουν οικονομικά τους υπολογιστές σε θέση να εκτελέσουν τους υπολογισμούς. Το 1959, η General Motors Research Laboratories διορίζει μια ειδική ερευνητική ομάδα για τη διερεύνηση της χρήσης των ηλεκτρονικών υπολογιστών στο σχεδιασμό αυτοκινήτων. Το 1963, η IBM εντάχθηκε το έργο, που παράγει το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο υπολογιστικά βοηθούμενο πρόγραμμα σχεδιασμού (CAD), γνωστό ως DAC-11 (Design Augmented

by Computer), στο οποίο οι χρήστες, κρατώντας ένα στυλό, 2O Ivan Edward Sutherland (16 Μάη 1938) είναι ένας Αμερικανός επιστήμπορούσαν να δημιουργήσουν, να περιστρέψουν, και να χει- μονας υπολογιστών και πρωτοπόρος του Διαδικτύου, που θεωρείται ευρέως ως ο «πατέρας των γραφικών του υπολογιστή." Το πρώιμο έργο του ριστούν τις εικόνες. Το ακρώνυμο CAD προέρχεται απο τόν όρο Computer-aided στα γραφικά του υπολογιστή, καθώς και η διδασκαλία του με τον David C. Evans σε αυτό το θέμα στο Πανεπιστήμιο του Utah στη δεκαετία του 1970 drafting (υπολογισιτικά βοηθούμενη σχεδίαση) και είναι η ήταν πρωτοποριακή σε αυτόν τον τομέα. Ο Sutherland, ο Evans, και οι χρήση των συστημάτων πληροφορικής για να βοηθήσουν μαθητές του εκείνη την εποχή έφηυραν αρκετές βάσεις των σημερινών στην δημιουργία, την τροποποίηση, την ανάλυση, ή τη βελτι- γραφικών του υπολογιστή. Έλαβε το βραβείο Turing (το Turing Award είστοποίηση ενός σχεδιασμού. Το λογισμικό CAD χρησιμοποι- ναι ένα ετήσιο βραβείο που δίνεται από την Association for Computing είται για να αυξήσει την παραγωγικότητα του σχεδιαστή, τη Machinery (ACM) για «ένα άτομο που επιλέγεται για τη συμβολή τεχνικής φύσεως που έκανε στην κοινότητα της πληροφορικής»), το 1988, για την βελτίωση της ποιότητας του σχεδιασμού, τη βελτίωση της επι- εφεύρεση του Sketchpad. Είναι μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Μηχανικοινωνίας μέσω της τεκμηρίωσης, και να δημιουργήσει μια κών, καθώς και της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, μεταξύ πολλών άλβάση δεδομένων για την παραγωγή. Τα αποτελέσματα εξό- λων μεγάλων διακρίσεων. Το 2012 τιμήθηκε με το Βραβείο Kyoto στην δου CAD είναι συχνά με τη μορφή ηλεκτρονικών αρχείων για προηγμένη τεχνολογία για την "πρωτοποριακά επιτεύγματα στην ανάπτυξη εκτύπωση, κατεργασία, ή άλλες κατασκευαστικές δραστηριό- των γραφικών του υπολογιστή και τις διαδραστικές διασυνδέσεις". (πηγή: https://en.wikipedia.org/wiki/Ivan_Sutherland) τητες. Ο όρος CADD, (για Computer Aided Design και Drafting) 3 χρησιμοποιείται επίσης. Το CAD μπορεί να χρησιμοποιηθει για Μια ομάδα18 ατόμων, συμπεριλαμβανομένου του Μike Riddle, Walker and Drake, ξεκίνησαν μια επιχείρηση στις αρχές του 1982 που αρχικά το σχεδιασμό καμπύλων και μορφών σε δύο διαστάσεις (2D) ή ονομάστηκε . Λίγο μετά την έναρξη της επιχείρησης, η Marin Software άλκαμπύλες, επιφάνειες, και στερεά σε τρισδιάστατο (3D) χώρο. λαξε το όνομα του Interact σε MicroCAD. Ο Riddle συνέχισε να αναπτύσσει Τη δεκαετία του ‘70 βλέπουμε μια επέκταση των ερευνών και εκδόσεις του λογισμικού ανεξάρτητα από την εργασία που βρισκόταν στην ανάπτυξη στα Computer- Aided- Design (CAD) συστήματα, τα Autodesk για το τι ονομάζεται τώρα AutoCAD. Οι πρώτες εκδόσεις ήταν το 1982.( http://www.cadhistory.net/)

28

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

οποία παρέχουν μια γραφική διασύνδεση για τη δημιουργία γεωμετρικών αναπαραστάσεων. Προσέφεραν ένα εικονικό σχεδιαστικό πίνακα που ήταν πολλά περισσότερα από ευκολονόητο και κατάλληλο για την εμπειρία των σχεδιαστών από ότι το συντακτικό και η σημασιολογία που ήταν απαραίτητη για τις γλώσσες προγραμματισμού. Συγκεκριμένα, τo 1963 αναπτύχθηκε το Sketchpad από τον Sutherland2, ένα από τα πρώιμα παραδείγματα CAD, ένα πρόγραμμα πρόγραμμα που έδωσε τη δυνατότητα στο χρήστη να χειρίζεται μια γραφική απεικόνιση χρησιμοποιώντας ένα στυλό για να εισάγει τα δεδομένα. Το πρόγραμμα αυτό παρήχε μια βάση για την ανάπτυξη των μελλοντικών συστημάτων που θα επεκτείναν τις χρήσεις του CAD στις αρχιτεκτονικές εφαρμογές τις τρισδιάστατες διαστάστεις. Η ανάπτυξη του δυσδιάστατου πακέτου λογισμικού “ΑutoCAD” προήλθε από ένα πρόγραμμα το Interact CAD το 1977 από τον Mike Riddle και κυκλοφόρησε το 1982, έφερε την επίγνωση για τις δυνατότητες των υπολογιστών στη σχεδιαστική διαδικασία. Το σύστημα του AutoCAD είχε γίνει “κοινό στις μικρές αρχιτεκτονικές και μηχανικές εταιρείες καθώς και στις σχολές αρχιτεκτονικής” (Mitchell, 1990). Για αυτούς τους οργανισμούς το ΑutoCAD παρουσίασε “μια σχετικα εύκολη και όχι τόσο δαπανηρή πρακτική εισαγωγή στο CAD” (Mitchell, 1990), που επέτρεψε την αυτοματοποίηση των διαδικασιών για τα σχεδιαστικά αρχεία. Η οργάνωση της σχεδιαστικής διαδικασίας έκανε εφικτό να O Malcolm McCullough (γεννημένος 1 Ιουνίου, 1957) είναι καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Taubman College του Michigan στο τμήμσ της Αρχιτεκτονικής και Πολεοδομίας. (https://taubmancollege.umich.edu/faculty/ directory/malcolm-mccullough) 4

προστεθεί η γεωμετρική περιγραφή ενός κομματιού που είχε γίνει ήδη σε CAD, ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών που ήταν χρήσιμα στον εργασιακό κύκλο, και η περιγραφή των υλικών και των εργαλειομηχανών NC. To νέο λογισμικό ονομάζεται Computer- AIded - Manufacture (CAM) και δουλεύει είτε για ώς μέρος του συστήματος CAD ή περιέχει τις δικές του λειτουργίες για τη γεωμετρική μοντελοποίηση ενός κατεργαζόμενου τεμαχίου. Πρόκειται για τη χρήση λογισμικού για τον έλεγχο εργαλειομηχανών και τα συναφή αυτών στην κατασκευή τεμαχίων. Το λογισμικό CAM εκτείνει μια βάση δεδομένων για ένα έργο για να κάνει εφικτό τον έλεγχο των κατασκευασικών διαδικασιών που αφορούν τα δεδομένα ενός τρισδιάστατου μοντέλου του αντικειμένου. Αυτός δεν είναι ο μόνος ορισμός για CAM, αλλά είναι ο πιο κοινός. Το CAM μπορεί επίσης να αναφέρεται στη χρήση ενός υπολογιστή για να βοηθήσει σε όλες τις λειτουργίες ενός εργοστασίου κατασκευής, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού, της διαχείρισης, μεταφοράς και αποθήκευσης. Πρωταρχικός σκοπός του είναι να δημιουργήσει μια ταχύτερη διαδικασία παραγωγής και τα συστατικά και τα εργαλεία με πιο ακριβείς διαστάσεις και υλική συνοχή, η οποία σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιεί μόνο την απαιτούμενη ποσότητα της πρώτης ύλης (ελαχιστοποιώντας έτσι τα απόβλητα), μειώνοντας ταυτόχρονα την κατανάλωση ενέργειας. Το CAM είναι μια μεταγενέστερη computer-aided διαδικασία μετά τον σχεδιασμό με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD).

O McCullough4 (1996) προτείνει ότι το computer-aided design (CAD), τονίζει τα σχεδιαστικά θέματα που σχετίζονται με τα «συνηθισμένα αντικείμενα», ενώ η computer-aided manufacturing (CAM), παρέχει εργαλεία για τον έλεγχο των ιδιοτήτων και της κατασκευαστικής διαδικασίας των εξαρτημάτων- τμημάτων.

29

Ψηφιακή παραγωγή & Frank Gehry

2.4 (ψηφιακός) αριθμητικός έλεγχος Η εξέλιξη στην τεχνολογία των συστημάτων CAD/CAM συνοδεύτηκε με την δημιουργία αυτοματοποιημένων μηχανών παραγωγής, οι οποίες και εξελίχθηκαν από μηχανές «χειρονακτικής εργασίας» σε πλήρως αυτοματοποιημένα και ψηφιακά ελεγχόμενα σύνολα παραγωγής. Η ανάπτυξη και η εφαρμογή του αριθμητικού ελέγχου στις συμβατικές εργαλειομηχανές σήμανε τη νέα τεχνολογική πρόοδο. Το αρχικό κίνητρο για την ανάπτυξη του αριθμητικού ελέγχου δόθηκε από τη βιομηχανία αεροπορικών κατασκευών για την αντιμετώπιση της περίπλοκης μηχανικής κατεργασίας που χρειαζόταν για τα καμπυλωτά αεροπορικά κομμάτια, για να κλείσουν οι ανακρίβιες με μια επαναλαμβανόμενη βάση. Η κατασκευή της πρώτης εργαλειομηχανής με σύστημα αριθμητικού ελέγχου με τρεις άξονες κίνησης έγινε το 1952 στο Πανεπιστήμιο ΜΙΤ της Μασαχουσέτης των ΗΠΑ με χρηματοδότηση της Αμερικανικής Αεροπορίας (USAF). Η έννοια αριθμητικός έλεγχος (Numerical Control ή NC) ταυτίζεται σχεδόν με τις μηχανουργικές κατεργασίες και τις εργαλειομηχανές. Ουσιαστικά, ο αριθμητικός έλεγχος (NC) είναι μια τεχνική με την οποία δίνονται οδηγίες σε μια μηχανή μέσω μιας μορφής κώδικα και παρέχει τη δυνατότητα στο χειριστή να επικοινωνεί με την εργαλειομηχανή και να την καθοδηγεί. Ο κώδικας αυτός μπορεί να αποτελείται από μια ακολουθία γραμμάτων του αλφαβήτου, αριθμών, σημείων στίξης και συγκεκριμένων συμβόλων. Η μηχανή ανταποκρίνεται σε αυτές τις κωδικοποιημένες πληροφορίες με έναν ακριβή τρόπο για να διεξάγει ποικίλες μηχανικές λειτουργίες όπως είναι ο ορισμός της κίνησης των αξόνων, ο ορισμός των εργαλείων, η ταχύτητα, η επιλογή θέσης κτλ. Ο κώδικας αυτός αντικαθιστά, σε μεγάλο ποσοστό, τις επιμέρους χειρωνακτικές εργασίες του χειριστή, οι οποίες πλέον εκτελούνται αυτόματα, με μεγαλύτερη ακρίβεια και δυνατότητα συνεχών επαναλήψεων. Οι εργαλειομη30

CIM: είναι η κατασκευαστική προσέγγιση που χρησιμοποιούν οι υπολογιστές για τον έλεγχο ολόκληρης της διαδικασίας παραγωγής. Η ενσωμάτωση αυτή επιτρέπει στις επιμέρους διαδικασίες την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ τους και την έναξη των εργασιών. Αν και η κατασκευή μπορεί να είναι ταχύτερη και λιγότερο επιρρεπής σε λάθη από την ενσωμάτωση των ηλεκτρονικών υπολογιστών, το κύριο πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα δημιουργίας αυτοματοποιημένων διαδικασιών κατασκευής. https://en.wikipedia.org/wiki/Computer-integrated_manufacturing#cite_ref-4 1

Ένα ευέλικτο σύστημα παραγωγής (FMS) είναι ένα σύστημα παραγωγής στο οποίο υπάρχει κάποια ευελιξία που επιτρέπει στο σύστημα να αντιδρά σε περίπτωση αλλαγών, είτε προβλεπόμενες είτε απρόβλεπτες. Αυτή η ευελιξία εμπίπτει σε δύο κατηγορίες, οι οποίες και οι δύο περιέχουν πολλές υποκατηγορίες. Η πρώτη κατηγορία, η ευελιξία της μηχανής, καλύπτει την ικανότητα του συστήματος να αλλάξει για να παράγει νέα τους τύπους προϊόντων, και την ικανότητα να αλλάξει τη σειρά των εργασιών που εκτελούνται σε ένα 2

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

τμήμα. Η δεύτερη κατηγορία ονομάζεται δρομολόγηση της ευελιξίας, η οποία αποτελείται από την ικανότητα να χρησιμοποιούν πολλαπλές μηχανές για την εκτέλεση της ίδια λειτουργία σε ένα τμήμα, καθώς και την ικανότητα του συστήματος να απορροφήσει αλλαγές μεγάλης κλίμακας, όπως αλλαγές σε όγκο, ιδιότητα ή ικανότητα. https://en.wikipedia.org/wiki/Flexible_manufacturing_system H αφαιρετική διαδικασία περιλαμβάνει το διαχωρισμό των σωματιδίων μιας πρώτης ύλης χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνικές (ηλεκτρικές, χημικές ή μηχανικά-αναγωγικές). Η CNC αφαιρετικές μέθοδοι περιλαμβάνουν την διάτρηση, τη κοπή με χρήση λέιζερ, με εκτόξευση νερού, εκτόξευση πλάσματος, κοπή με hot-wire, φρεζάρισμα από δύο μέχρι έξι αξόνων, ρομποτική κοπή με λέιζερ (πολυαξονικό) (Hauschild & Karzel, 2011). Συνήθως οι αφαιρετικής διαδικασίες βασίζονται σε δισδιάστατες κατασκευές. Οι στρατηγικές παραγωγής που χρησιμοποιούνται για την δισδιάστατη κατασκευή περιλαμβάνει: την κοπή περιγράμματος, την τριγωνοποίηση (ή πολυγωνικό tessellation), η χρήση των χαρακωμένων αναπτυγμάτων, και το ξεδίπλωμα.

3

χανές που λειτουργούν με τον τρόπο αυτό λέγονται αριθμητικά ελεγχόμενες εργαλειομηχανές (ΝC). Εάν ανάμεσα στο χειριστή και στη μονάδα ελέγχου της εργαλειομηχανής NC παρεμβάλλεται, για λόγους ευκολότερου και πιο αποδοτικού χειρισμού, ηλεκτρονικός υπολογιστής, η μηχανή ονομάζεται ψηφιακά καθοδηγούμενη εργαλειομηχανή με ηλεκτρονικό υπολογιστή (CNC). H CNC μηχανή διατηρεί τις βασικές ιδέες του ΝC αλλά χρησιμοποιεί πρόγραμμα αποθηκευμένο μέσα στην μονάδα ελέγχου της μηχανής, που συνήθως παράγονται και αποθηκεύονται σε μια διάτρητη ταινίαν, ενώ σε ένα ΝC μηχάνημα δεν υπάρχει μνήμη και μπορεί να εκτελεί ένα μόνο κομμάτι πληροφοριών. Με τον τρόπο αυτό, η λειτουργία της εργαλειομηχανής αυτοματοποιείται περισσότερο, ενώ ο έλεγχός της μπορεί να γίνεται πλέον και από απόσταση (remote control).

H CNC καθοδήγηση έχει το πλεονέκτημα της συνεργασίας της με συστήματα σχεδίασης (Computer Aided Design, CAD) και συστήματα κατεργασιών (Computer Aided Manufacturing, CAM) με ηλεκτρονικό υπολογιστή, ενώ δίδεται η δυνατότητα ένταξής της σε ολοκληρωμένα συστήματα παραγωγής με υπολογιστές (Computer Integrated Manufacturing, CIM)1 και ευέλικτα συστήματα παραγωγής (Flexible Manufacturing Systems, FMS)2. Επιπλέον, ένα μεγάλο ποσοστό υπολογισμών και διαδικασιών ελέγχου καθοδήγησης διεξάγονται στον ηλεκτρονικό υπολογιστή ταχύτερα και με μικρότερο κόστος. Η ψηφιακή κατασκευή που ελέγχεται ψηφιακά μπορεί να διαχωριστεί σε δυο επιμέρους μεθόδους, την αφαιρετική διαδικασία3 και την προσθετική. Η βασική τους διαφορά είναι ότι στη μια μέθοδο γίνεται αφαίρεση υλικού ένω στη δεύτερη υλικό προστίθεται στρώμα στρώμα. Στην παρούσα ερευνητική εργασία θα ασχοληθούμε με την προσθετική μέθοδο.

31

κεφάλαιο 3

προσθετική μέθοδος

32

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Η προσθετική κατασκευή είναι μια οικογένεια ψηφιακά οδηγούμενης διαδικασίας που έχει τη δυνατότητα να επηρεάσει τις κατασκευαστικές διαδικασίες. Ο μελλοντολόγος Jeremy Rifkin1 ισχυρίστηκε ότι η προσθετική κατασκευή σηματοδοτεί την τρίτη βιομηχανική επανάσταση, καθώς έχει σημειώσει επιτυχία στη παραγωγική γραμμή συναρμολόγησης που κυριαρχεί στην κατασκευή από τα τέλη του 19ου αιώνα. Η μέθοδος αυτής της κατασκευής περιλαμβάνει διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για να συνθέσουν ένα τρισδιάστατο αντικείμενο το οποίο σχηματίζεται διαδοχικά από στρώματα υλικού (layerby-layer) υπό τον έλεγχο υπολογιστή για να δημιουργηθεί ένα αντικείμενο. Συχνά αναφέρεται ως 'layer manufacturing', 'solid freeform fabrication', 'rapid prototyping', ή 'desktop manufacturing'. Διαδικασίες ταχείας Προτυποποίησης όπως η στερεολιθογραφία έχουν χρησιμοποιηθεί στην αεροπορία. την αυτοκινητοβιομηχανία και σε καταναλωτικές βιομηχανίες τις τελευταίες τρεις δεκαετίες. Αυτή η διαδικασία παράγει αντι-

κέιμενα προσθέτωντας ή χτίζοντας υλικό για να σχηματίσει το αντικέιμενο. Ακόμα έρχονται σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους που είναι είτε αφαιρετικές, ξεκινώντας με ένα κομμάτι και αφαιρώντας το υλικό που δεν είναι απαραίτητο, ή τις διαδικασίες χύτευσης υλικού σε καλούπια. Οι μέθοδοι αυτοί αναπτύχθηκαν αρχικά για να παράγουν γρήγορα πρωτότυπα μοντέλα. Το όνομα «ταχεία προτυποποίηση» (rapid prototyping) περιγράφει τη μείωση του χρόνου για να δημιουργηθεί ένα αντικέιμενο για αγιολόγηση ως μέρος της σχεδιαστικής διαδικασίας. Ο όρος “ταχεία κατασκευή” (Rapid Manufacturing) είναι ο όρος που εφαρμόζεται όταν οι μηχανές ταχείας προτυποποίησης χρησιμοποιούνται για να παράγουν τελικό προιόν απευθείας. Στις ΗΠΑ ο όρος Solid Freeform Fabrication είναι προτιμότερος αντί για Rapid Prototyping ή Rapid Manufacturing. Στον πίνακα που ακολουθεί συνοψίζονται μερικές διαδικασίες που έιναι πιο κοινές σύμφωνα με τον T. Wohler, στο βιβλίο

Διαδικασία

Περιγραφή

Στερεολιθογραφία (Stereolithography - SLA)

Υγρή φωτοπολυμερή ρητίνη συγκρατείται σε μια δεξαμενή.Μια επίπεδη κλίνη βυθίζεται σε τέτοιο βάθος που είναι ισοδύναμο με μια στρώση. Ακτίνες λέιζερ χρησιμοποιείται για να ενεργοποιήσει τη ρητίνη και να προκαλέσει τη στερεοποίηση. Η κλίνη χαμηλώνεται και το επόμενο στρώμα χτίζεται. Εξωθεί μια στενή σταγόνα καυτού πλαστικού και εκλεκτικώς εναποτεθεί όπου συγχωνεύεται με την υπάρχουσα δομή και σκληραίνει καθώς ψύχεται. Χρησιμοποιεί ακτίνες λέιζερ για να λιώσει εν μέρει διαδοχικά στρώματα σκόνης. Ένα στρώμα σκόνης εναποτίθεται πάνω από την περιοχή της κλίνης και το λέιζερ στοχεύει τις περιοχές που απαιτείται να είναι στερεά στο τελικό συστατικό. Βασίζεται στην τεχνολογία εκτύπωσης με ψεκασμό μελάνης.Ο ψεκασμός επιλεκτικά καταθέτει ένα υγρό συνδετικό υλικό πάνω σε μια κλίνης από σκόνη. Το συνδετικό υλικό κολλά αποτελεσματικά την σκόνη μαζί.

Συντετηγμένη Εναπόθεση Μοντελοποίησης (Fused Deposition Modelling FDM) Επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ (Selective Laser Sintering SLS)

Τρισδιάστατη Εκτύπωση (3D Printing- 3DP)

33

Προσθετική Μέθοδος

του “Rapid Prototyping, Tooling and Manufacturing: State of the industry”.2 Ο Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης ISO / ASTM52900-153 ορίζει επτά κατηγορίες των διαδικασιών προσθετικής κατασκευής: • Stereolithography(SLA)- Στερεολιθογραφία • Digital Light Processing(DLP)- Ψηφιακή Επεξεργασία Φωτός • Fused deposition modeling (FDM) - Εναπόθεση διαδοχικών στρώσεων • Selective Laser Sintering (SLS)- Επιλεκτική σύντηξη με laser • Selective laser melting (SLM)- Επιλεκτική τήξης laser • Electronic Beam Melting (EBM)- Ηλεκτρονική ακτίνα τήξης • Laminated object manufacturing (LOM)- Συγκόλληση λεπτών φύλλων. Οι ρίζες της 3D εκτύπωσης εντοπίζονται στη δεκαετία του 80, με τον Dr Hideo Kodama4 του Nagoya Municipal Industrial Research Institute να κάνει την πρώτη αναφορά σε μέθοδο για Rapid Prototyping(RP) με χρήση φωτοπολυμερών υλικών το 1981 στην Ιαπωνία. Το πρώτο δίπλωμα ευρισυτεχνίας για συσκευή RP αποδίδεται στον Chuck Hull, ο οποίος επινόησε την τεχνική της στερεολιθογραφίας για την εκτύπωση τρισδιάστατων αντικειμένων με χρήση υπεριώδους ακτινοβολίας, η οποία βασίζεται ουσιαστικά στην ιδέα του Kodama, και θεωρείται ο πατέρας του 3D Printing. Κατασκεύασε την πρώτη συσκευή στερεολιθογραφίας το 1983 (StereoLithography Apparatus - SLA) και το 1987 παρουσιάστηκε το πρώτο σύστημα RP, το SLA-1, στο ευρύ κοινό από την εταιρία 3D Systems την οποία ίδρυσε. Ο Hull όρισε τη διαδικασία ως «ένα σύστημα για την παραγωγή τρισδιάστατων αντικειμένων 34

δημιουργώντας τομές του αντικειμένου που σχηματίζεται». αλλά αυτό είχε ήδη ειπωθεί απί τον Kodama. Η συνεισφορά του Hull είναι ο σχεδιασμός των STL (STereoLithography) τύπων αρχείων που έγινε ευρέως αποδεκτός από τα λογισμικά τρισδιάστατης εκτύπωσης καθως και από τους ψηφιακούς slicing (τεμαχισμός σε στρώματα) και τις στρατηγικές γεμίσματος που είναι κοινές σε πολλές διαδικασίες σήμερα. Από τότε που το πρώτο εμπορικό σύστημα, βασιζόμενο στη στερεολιθογραφία, εισήχθηκε στα συστήματα 3D το 1988, ένας αριθμός ανταγωνιζόμενων τεχνολογιών έχουν εμφανιστεί στην αγορά, χρησιμοποιώντας μια ποικιλία υλικών και ένα ευρύ φάσμα διαδικασιών βασιζόμενες στο φώς τη θερμότητα ή τα χημικά. Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 2000 η χρήση των 3D εκτυπωτών περιοριζόταν κυρίως σε βιομηχανικές εφαρμογές και, μάλιστα, στην κατασκευή πρωτοτύπων (RP), ώστε να εξετάζεται η καταλληλότητα των προϊόντων πριν αρχίσει η παραγωγή τους.5 Η τρισδιάστατη εικόνα του αντικειμένου δημιουργείται με απευθείας χρήση λογισμικού CAD, ή ακόμα με επεξεργασία εικόνας που έχει ληφθεί με 3D Scanner, ψηφιακή κάμερα κτλ. Στη συνέχεια, το τρισδιάστατο μοντέλο μετατρέπεται σε αρχείο τύπου .stl (Standard Tessellation Language) το οποίο αντιλαμβάνεται ο εκτυπωτής. Το αρχείο αυτό περιγράφει το μοντέλο με προσέγγιση της επιφάνειάς του από τρίγωνα στον τρισδιάστατο χώρο (mesh triangles). Όσο περισσότερα και μικρότερα τρίγωνα, τόσο καλύτερη η προσέγγιση του μοντέλου. Τα αρχεία .stl περιέχουν πληροφορίες μόνο για την επιφάνεια του αντικειμένου και χρησιμοποιούνται κατά κόρον στην τρισδιάστατη εκτύπωση. Υπάρχουν, όμως, και άλλοι τύποι αρχείων, όπως το .obj, που περιλαμβάνουν δεδομένα για το χρώμα και την υφή του αντικειμένου. Ακολουθεί ο Slicer που “κόβει” το μοντέλο σε επίπεδα με επιθυμητό πάχος(π.χ. 100μm) πα-

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

ράγοντας τον κώδικα G-Code6 που περιέχει τις πληροφορίες κάθε επιπέδου του αντικειμένου καθώς αυτό εκτυπώνεται, όπως έχει ήδη αναφερθεί, ανά επίπεδο. Ο G-code αποστέλλεται στο πρόγραμμα που επικοινωνεί με τον εκτυπωτή και ξεκινά η εκτύπωση. Τα υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις υπάρχουσες τεχνολογίες είναι διάφορα ήδη πλαστικών και μετάλλων, γυαλί, χαρτί, πηλός, φωτοπολυμερή, άμμος, τσμέντο, κερί, ανθρώπινος ιστός ή ακόμα και φαγητό. Η προσθετικη κατασκευή έχει αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις συμβατικές μεθόδους κατασκευής: - Είναι ικανή να κατασκευάζει προσαρμοσμένα τμήματα χωρίς τη χρήση επιπλέον εργαλείων ή καλουπιών.

- Το κόστος ανά τεμάχιο των μερών μιας προσθετικής κατασκευής είναι σταθερό με την έννοια ότι δεν αλλάζει μέσα από τον όγκο.

- Προσφέρει αυτοματοποίηση της κατασκευής και ελευθερία στο σχεδιασμό.

- Έχει τη δυνατότητα να ενσωματώνει επιπρόσθετη λειτουργικότητα στις δομές.

εικόνα: Radiolaria pavillion, O Andrea Morgante, ιδρυτής της Shitro Studio, συνεργάστηκε με την DShape για να παράξει το Radiolaria Pavilion, μια περίπλοκη και ελεύθερης μορφής δομή χρησμοποιώντας έναν 3D εκτυπωτή. Εμπνευσμένο από τα ακτινόζωα, μονοκύτταροι οργανισμοί με περίτεχνους ανόργανους σκελετούς, αναδεικνύει την ικανότητά του D-Shape να εκτυπώνει μεγάλες κατασκευές ελεύθερης μορφής. Η τρέχουσα έκδοση του γλυπτού είναι μόνο ένα 3 x 3 x 3μ κλίμακας μοντέλο της πλήρους μεγέθους του Radiolaria που έχει προγραμματιστεί να τεθεί σε ένα κυκλικό κόμβο στην Pontedera της Ιταλίας. (πηγή: https://www.dezeen.com/2009/06/22/radiolariapavilion-by-shiro-studio ) 35

Προσθετική Μέθοδος

Rifkin Jeremy, «Η τρίτη βιομηχανική επανάσταση, Πώς η οριζόντια ισχύς μεταμορφώνει τους ενεργειακούς πόρους, την οικονομία και τον κόσμo», Εκδοτικός Οίκος Α. Α. Λιβάνη, Αθήνα, 2012. Ο Τζέρεμι Ρίφκιν είναι ο συγγραφέας πολλών βιβλίων που αναφέρονται σε οικονομικές τάσεις και θέματα σχετικά με τις επιστήμες, την τεχνολογία και τον πολιτισμό. Έχει πάρει πτυχίο οικονομικών επιστημών από τη Σχολή Οικονομίας και Εμπορίου Γουόρτον του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνιας και πτυχίο στις διεθνείς σχέσεις από τη Σχολή Νομικής και Διπλωματίας Φλέτσερ του Πανεπιστημίου Ταφτς.

2 Terry Wohler, “Rapid Prototyping, Tooling and Manufacturing: State of the industry”, Wohlers Associates, USA, 2001 3 Θεσμοθετεί και ορίζει τους όρους που χρησιμοποιούνται στην προσθετική τεχνολογία κατασκευής (ΑΜ), η οποία εφαρμόζει τις πρόσθετικές αρχές διαμόρφωσης της ύλης και έτσι χτίζει τις φυσικές 3D γεωμετρίες με τη διαδοχική προσθήκη υλικού.

4 Terry Wohler, “Rapid Prototyping, Tooling & Manufacturing State of the Industry, Wohlers Report 2005” 5 To 2005 το Reprap project από τον Adrian Bowyer στο Πανεπιστήμιο του Bath ήταν ένα έργο που είχε ως στόχο τον εκδημοκρατισμό της τεχνολογίας της 3D εκτύπωσης. Το RepRap είναι η πρώτη γενικής χρήσης μηχανή της ανθρωπότητας για αυτοαντιγραφόμενη παραγωγή, και καθιστώντας τα ελεύθερα διαθέσιμα προς όλους.

6 G-code: (επίσης RS-274), η γλώσσα προγραμματισμού που είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη για τον ψηφιακό έλεγχο (NC). Χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή με τη βοήθεια υπολογιστή για τον έλεγχο των αυτοματοποιημένων εργαλειομηχανών. Ο G-code είναι μια γλώσσα στην οποία οι άνθρωποι λένε σε μια μηχανογραφημένη εργαλειομηχανη πώς να κάνει κάτι. Το «πώς» ορίζεται από τις οδηγίες για το πού να κινηθεί, πόσο γρήγορα θα προχωρήσει, και ποιά πορεία θα ακολουθήσει. Η πρώτη εφαρμογή μιας γλώσσας προγραμματισμού αριθμητικού ελέγχου αναπτύχθηκε στο MIT στα τέλη της δεκαετίας του 1950. Από τότε, έχουν πολλές εφαρμογές έχουν αναπτυχθεί από πολλές οργανώσεις (εμπορικές και μη εμπορικές). Η κύρια έκδοση που χρησιμοποιήθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες, εγκαταστάθηκε από την Electronic Industries Alliance στις αρχές της δεκαετίας του 1960. (https://en.wikipedia.org/wiki/G-code) 1

36

Εικόνα: “Bloom Pavilion” Η ομάδα της Emerging Objects με έδρα την Καλιφόρνια δημιούργησε το Bloom, ένα pavilion κατασκευασμένο από 840 μοναδικά 3d εκτυπωμένα τμήματα από τσιμέντο portland. Κατασκευή: 2015 Ομάδα: Ronald Rael, Virginia San Fratello, Kent Wilson, Alex Schofield, Sofia Anastassiou, Yina Dong, Dr. Stephan Adams, Alex Niemeyer, Ari Oppenhiemer, Reem Makkawi, Steven Huang. Εικόνα από: Matthew Millman Photography

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

3.1 Αρχιτεκτονικές εφαρμογές της προσθετικής κατασκευής Οι διαδικασίες της προσθετικής μεθόδου κατασευής χρησιμοποιούνται συνήθως στο σχεδιασμό των προϊόντων στην αεροδιαστημική βιομηχανία, στην αυτοκινητοβιομηχανία καθώς και όλο και περισσότερο σε άλλες εφαρμογές όπως είναι η ιατρική. Οι αρχιτεκτονικές εφαρμογές της Προσθετικής Προτυποποίησης και Κατασκευής μπορούν να πάρουν τουλάχιστον τρεις διαστάσεις: Ο πρώτος τύπος είναι η αξιολόγηση ολόκληρου το σχεδιασμού σε τρισδιάστατα και ως φυσικά μοντέλα (μακέτες, προμακέτες). Ο δεύτερος έιναι η ανάπτυξη λεπτομερών αρθρώσεων και εξαρτημάτων συνδέσεων πραγματικής κλίμακας.Τα λογισμικά CAD/CAM παρέχουν τα βασικά για τις ενώσεις που πρέπει να σχεδιαστούν και τις κατασκευαστικές τους ιδιότητες για να προσομοιωθούν. Η προσθετική κατασκευή δίνει τη δυνατότητα στους σχεδιαστές να αξιολογόυν τις αρθρώσεις στη φυσική τους μορφή, στο πλαίσιο ενός σχεδιαστικού πλάνου. (π.χ Αrup nodes.) Η τρίτη κατηγορία πρόκειται για τη φυσική- πραγματική δομή. Ολόκληρες κτιριακές δομές μπορούν να μοντελοποιηθούν και να παραχθούν φυσικά μέσω της προσθετικής κατασκευής. Έτσι μπορούν τα αρχιτεκτονικά και ταυτόχρονα δομικά μέλη μιας κατασκευής να προτυοποιηθούν και να ελεγχθούν πριν την πλήρη παραγωγή τους. Η παραγωγή των μελών από τη διαδικασία αυτή έιναι ικανά να χρησιμοποιηθούν σε πραγματικές εγκαταστάσεις. Έρευνα και εφαρμογές, όπως παράδειγμα από την Contour Crafting, DShape και Concrete Printing, έχουν δημιουργήσει ένα νέο θέμα στην υιοθέτηση 1 Sungwoo Lim, Richard Buswell, Thanh Le, Rene Wackrow, Simon τεχνικών προσθετικής κατασκευής σε έργα μεγάλης Austin, Alistair Gibb, and Tony Thorpe, «Development of a viable concrete κλίμακας ως εναλλακτικός τρόπος κατασκευής κτιρίων ή printing», Department of Civil & Building Engineering, Loughborough αρχιτεκτονικών στοιχείων. 1 University, UK 37

Προσθετική Μέθοδος

3.1.1 Arup nodes Χρησιμοποιώντας τις τελευταίες τεχνικές τρισδιάστατης εκτύπωσης, η ομάδα της Arup2 έχει δημιουργήσει μια μέθοδο σχεδιασμού για βασικά δομικά στοιχεία από χάλυβα για χρήση σε πολύπλοκα έργα. Το έργο (2014) σηματοδοτεί μια νέα κατεύθυνση για τη χρήση της προσθετικής κατασκευής στον τομέα των κατασκευών και της μηχανικής. Η έρευνα δείχνει επίσης ότι η προσθετική κατασκευή έχει τη δυνατότητα να μειώσει το κόστος, να περιορίσει τα αποβλήτα και να μειώσει το αποτύπωμα άνθρακα στον τομέα των κατασκευών. Δημιουργήσαν λοιπόν έτσι έναν επανασχεδιασμό ενός κόμβου από χάλυβα για μια ελαφριά κατασκευή χρησιμοποιώντας την προσθετική κατασκευή (3d printing). Η Arup έχει ασχοληθεί με αυτό το είδος των δομών και στο παρελθόν, όπως για παράδειγμα η δομή πρέντασης (tensegrity) του Kurilpa Bridge στην Αυστραλία. Η πολύπλοκη γεωμετρία αυτού του είδους των κόμβων είναι ένα ιδανικό παράδειγμα για τις δυνατότητες της νέας αυτής τεχνικής. Με τη χρήση της προσθετικής κατασκευής μπορούμε να δημιουργήσουμε πολλά πολύπλοκα μοναδικά σχεδιασμένα κομμάτια πολύ πιο αποτελεσματικά. Εκτός ότι αυτό έχει τεράστιες συνέπειες για τη μείωση του κόστους και τη μείωση των αποβλήτων όπως είπαμε, επιτρέπει εκτός των άλλων ένα πολύ εξελιγμένο σχεδιασμό, χωρίς την απλοποίηση του σχεδιασμού σε ένα μεταγενέστερο στάδιο με στόχο το χαμηλότερο κόστος. Ο νέος επανασχεδιασμένος κόμβος, κατασκευασμένος από θερμικό κατεργασμένο χάλυβα, 14 εκατοστά ψηλός παράγεται μόλις κάτω από το μισό μέγεθος ενός πραγματικού κόμβου και έχει τεθεί σε προκαταρκτικές υλικές δοκιμές. Αρχικά είχε σχεδιαστεί για να παραχθεί με ανοξείδωτο χάλυβα, αλλά ο θερμικά κατεργασμένος χάλυβας ήταν πιο εύκολο να εκτυπωθεί. Η Arup ελπίζει να χρησιμοποιήσει αυτή την τεχνική για να παράγει εξαρτήματα για έργα μεγάλης κλίμακας μέσω της 38

προσθετικής διαδικασίας και προσπαθώντας να ξεφορτωθεί τις παραδοσιακές αντιλήψεις.

εικόνα πάνω: Ένας συμβατικά κατασκευασμένος κόμβος στα αριστερά και η πρώτη 3D τυπωμένη εκδοχή στη μέση. Η τελική έκδοση στα δεξιά προσφέρει την ίδια δύναμη, αλλά είναι πολύ πιο συμπαγής και χρησιμοποιεί 75% λιγότερο χάλυβα για την κατασκευή του. (πηγή: https://www. dezeen.com/2014/06/11/arup-3d-printed-structural-steel-buildingcomponents/)

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

εικόνα κάτω αριστερα: Kurilpa Bridge, αρχιτέκτονες Cox Rayner Architects με την Arup, Australia, 2009. πηγή φωτογραφίας: http://www.archdaily.com/186214/kurilpa-bridgecox-rayner-architects-with-arup

πηγή φωτογραφιών: https://www.dezeen.com/2014/06/11/arup-3d-printed-structural-steel-building-components 2 Η Arup (Arup Group Limited): είναι μια βρετανική πολυεθνική εταιρεία επαγγελματικών υπηρεσιών που εδρεύει στο Λονδίνο, η οποία προσφέρει μηχανική, το σχεδιασμό, τον προγραμματισμό, τη διαχείριση project και συμβουλευτικές υπηρεσίες για όλες τις πτυχές του δομημένου περιβάλλοντος.

39

Προσθετική Μέθοδος

3.1.2 3M LifeLab Pavilion Η εταιρεία 3M, που παράγει αντικείμενα όπως σελοτέιπ και Post-it σημειώσεις, πήρε τον έλεγχο ενός χώρου στάθμευσης στo South by Southwest το 2015 για τη δημιουργία ενός 3D τυπωμένου περιπτέρου με στόχο να επιδείξει τη πλήρη σειρά των προϊόντων τους. Δουλεύοντας σε συνεργασία με τη SoftLab1 και τη διαφημιστική εταιρεία BBDO για να δημιουργήσουν το περίπτερο για το SXSW φεστιβάλ, η 3M ανέθεσε την αρθρωτή δομή, κατασκευασμένη από σωλήνες αλουμινίου και πάνω από 1.200 3D τυπωμένων αρθρώτών συνδέσεων και υποδοχών. Κάθε μία από τις υποδοχές χαρακτήρισε μια περιστρεφόμενη «κουμπωτή» σχεδίαση. Το τελικό προϊόν, το 3M LifeLab Pavilion, του οποίου η δομή δεν ήταν απλά ένας χώρος που παρουσίασε τα προϊόντα

40

της 3Μ, αλλά δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας μερικά από τα υλικά που δημιουργούνται από την 3Μ. Σχεδιάσανε μια πολυ-λειτουργική δομή που ενήργησε ως σκέπαστρο, χωρικό διαχωριστικό, και προσαρμοσμένα στοιχεία εσωτερικής εμφάνισης , και περιοχές προβολώ, όλα πλημμυρισμένα από το πρισματικό φως που περνά μέσα από τη 3M διχροϊκή ταινία. Είναι ένα εξαιρετικά λεπτό φίλτρο το οποίο χρησιμοποιεί ιδιαίτερα έντονα χρώματα. Η SoftLab,ένα design studio στη Νέα Υόρκη, με επικεφαλή τον Michael Szivos, κριτικός στη Σχολή Αρχιτεκτονικής του Yale και επίκουρος καθηγητής στο Graduate School of Architecture. Ο Szivos έχει εμπλακεί στο σχεδιασμό και την παραγωγή έργων που κυμαίνονται από ψηφιακά κατασκευασμένα γλυπτά μέχρι το διαδραστικό σχεδιασμό καθώς και

εντυπωσιακά ψηφιακά βίντεο εγκαταστάσεων. Τα διάφορα στοιχεία και λεπτομέρειες στο 3Μ LifeLab σχεδιάστηκαν για να συνεργαστούν για να δημιουργήσουν μια συνεκτική και δυναμική εμπειρία απηχώντας την ίδια εργασία που αναλύει την επιστήμη των υλικών που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη πολλών από τα προϊόντα της 3M. Σκεφτήκανε το εσωτερικό ως ένα ατμοσφαιρικό υλικό που δημιουργείται μέσω του φωτός και του προγράμματος που οι επισκέπτες θα περπατούσαν μέσα. Η λεπτομέρεια όλων αυτών των στοιχείων προήλθε από την ανάγκη για την ανάπτυξη της δομής πολύ γρήγορα. Για να το κάνουνε αυτό χρησιμοποίησαν πάνω από 3000 δεσμούς καλώδιου 3M (πλαστικοί σφιγκτήρες) για την κατασκευή των στοιχείων της οθόνης και του μπαρ, καθώς και τη διχρωϊκή οροφή. Η σπονδυλωτή δομή κατασκευασμένη από σωλήνα αλουμινίου που αρθρωνόταν γρήγορα χρησιμοποιώντας πάνω από 1200 μοναδικά 3D τυπωμένες αρθρώσεις και υποδοχές, Αναπτύχθηκε με προσαρμοσμένες λεπτομέρειες ένωσης που επιτρέπαν σε κάθε αρθρωτό στοιχείο να κουμπώσει σε λίγα μόνο λεπτά απλά μαζί με τα μήκη των επιχρισμένων σωλήνων.2 Όσο για το LifeLab, όλα τα εσωτερικά στοιχεία είχαν κατασκευαστεί με επάλληλες στρώσεις από μια έκδοση γυαλιστερού λευκού της Di-Noc αρχιτεκτονικής μεμβράνης της 3Μ. Το εξωτερικό της δομής καλύφθηκε με το Scotchlite αντανακλαστικό υλικό της.3 Το περίπτερο είχε 20 μοναδικές σε σχήμα κολώνες και μια χαρακτηριστική ταινία που άλλαζε το χρώμα και την ανακλαστικότητα αναλόγως από τις διαφορετικές οπτικές γωνίες που το έβλεπε κάποιος. Η ημερήσια κίνηση του ήλιου δημιούργούσε μια αλλαγή, ένα δυναμικό καλειδοσκόπιο φως στις γυαλιστερές λευκές επιφάνειες του εσωτερικού, καθώς προχωρούσε όλη την ημέρα.

SoftLab είναι ένα στούντιο σχεδιασμού στην Νέα Υόρκη. Το στούντιο δημιουργήθηκε από τον Michael Szivos λίγο μετά από το μεταπτυχιακό του στην αρχιτεκτονική από το Graduate School of Architecture, Χωροταξίας και Διατήρησης στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια. Το στούντιο έχει έκτοτε εμπλακεί στο σχεδιασμό και στην παραγωγή έργων μέσα σχεδόν από κάθε μέσο, από ψηφιακές κατασκευές μεγάλης κλίμακας, γλυπτική, διαδραστικό σχεδιασμό, εγκαταστάσεις ψηφιακών βίντεο.

2 http://www.designboom.com/ architecture/3m-lifelab-softlab-sxsw-03-26-2015/ 3 http://archinect.com/softlab/project/3m-lifelab-sxsw 1

Προσθετική Μέθοδος

3.2 Κατασκευαστική εκτύπωση Απορρέοντας από το πεδίο της προσθετικής κατασκευής (addictive manufacture), η κατασκευαστική 3D εκτύπωση έχει αναφερθεί κάτω από ένα αριθμό όρων όπως είναι: κλίμακα κατασκευής ταχείας παραγωγής - Construction Scale Rapid Manufacturing, Ελεύθερης μορφή κατασκευή - Freeform Construction και Κατασκευή Πρόσθετικής διαδικασίας - Construction Additive Fabrication. H κατασκευαστική εκτύπωση 3D αναφέρεται σε διάφορες τεχνολογίες που χρησιμοποιούν την εκτύπωση 3D ως βασική μέθοδο για την κατασκευή κτιρίων ή εξαρτημάτων κατασκευής. Οι τρέχουσες μηχανές ενσωματώνονται σε αυτοματοποιημένες και ημι-αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής για να χειριστουν την εναπόθεση υλικού σε μία μεγάλη κλίμακα. Λόγω του κόστους, η 3D εκτύπωση σε κλίμακα κατασκευής απαιτεί έξυπνο σχεδιασμό και μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις των αρχιτεκτόνων και μηχανικών για υψηλής αξίας και απόδοσης δομικών στοιχείων. Πιθανά πλεονεκτήματα των τεχνολογιών αυτών περιλαμβάνουν ταχύτερη κατασκευή, χαμηλότερο κόστος εργασίας, αυξημένη πολυπλοκότητα, την ακρίβεια και λιγότερα απόβλητα που παράγονται. Υπάρχει ποικιλία μεθόδων εκτύπωσης 3D που χρησιμοποιούνται σε κλίμακα κατασκευής, αυτά περιλαμβάνουν τις ακόλουθες κύριες μεθόδους: extrusion-εξώθηση (σκυρόδεμα/ τσιμέντο, κερί, αφρός, πολυμερή), powder bonding- συγκόλληση σκόνης (πολυμερη, πυροσυσσωμάτωση) και προσθετική συγκόλληση- additive welding. Η 3D εκτύπωση σε κλίμακα κατασκευής θα έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στον ιδιωτικό, εμπορικό, βιομηχανικό και δημόσιο τομέα. Η ανάπτυξη υπήρξε αργή και σποραδική, δεδομένου ότι η ανάπτυξη της στα μέσα της δεκαετίας του 1990, όπου αρχικά είχε διερευνηθεί ως υπό κλίμακα 3D εκτύπωσης. Ο όρος ‘Construction 3D Printing’ («Κατασκευαστική 3D εκτύπωση») επινοήθηκε για 42

πρώτη φορά από τον James B. Gardiner το 20111. Η κατασκευαστική εκτύπωση περιλαμβάνει επί τόπου και εκτός τόπου του εργοταξίου κατασκευή κτιρίων και κατασκευαστικών στοιχείων, με τη χρήση βιομηχανικών ρομπότ, συστημάτατων γερανογέφυρας και δεμένων αυτόνομων οχημάτων. Η αυτοματοποίηση στον κλάδο των κατασκευών που σχετίζονται με την ανάπτυξη συστήματος τεχνολογίας αυτοματοποιημένης κατασκευής άρχισε στη δεκαετία του 1960, όταν αντιλήφθηκε και να διερευνήθηκε η ρομποτική πλινθοδομής. Η ανάπτυξη αυτοματοποιημένων κατασκευών ολόκληρων κτιρίων με τη χρήση τεχνικών διαμόρφωσης και ρομποτικής συναρμολόγησης των στοιχείων, παρόμοια με τη 3D εκτύπωση, αποδίδεται στους Shimizu2 και Hitachi3 στην Ιαπωνία, και στην πρωτοποριακή τους ιδέα για να αντιμετωπίσουν τους κινδύνους των ψηλών οικοδομικών κτίρων στη δεκαετία του ‘80 και του ‘90. Πολλές από αυτές τις πρώιμες προσεγγίσεις για την επί τόπου αυτοματοποίηση ναυάγησαν λόγω της αδυναμίας τους να ανταποκριθούν στις νέες αρχιτεκτονικές απαιτήσεις του προβλήματος και την προετοιμασία και τη παροχή των υλικών στη θέση του εργοταξίου σε κατοικημένες περιοχές. Η πρώιμη ανάπτυξη της κατασκευής 3D εκτύπωσης και η έρευνα ήταν σε εξέλιξη από τότε που εφευρέθηκε το 1995. Δύο μέθοδοι, μία από τον Joseph Pegna4, η οποία επικεντρώθηκε σε μια τεχνική διαμόρφωσης από άμμο ή τσιμέντο στην οποία χρησιμοποιήθηκε ατμός για να συνδέσει τα επιλεγμένα υλικά σε στρώσεις ή σε στερεά μέρη: αυτή η τεχνική δεν είχε ποτέ αποδειχθεί. Η δεύτερη τεχνική, το Contour Crafting από τον Behrohk Khoshnevis5, αρχικά ξεκίνησε ως μία νέα μέθοδος διαμόρφωσης με κεραμική εξώθηση, ως εναλλακτική λύση έναντι των αναδυόμενων τεχνικών 3D εκτύπωσης από

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

1 J.B.Gardiner [1] PhD Thesis - Exploring the Emerging Design Territory of Construction 3D Printing (σελ. 42), 2011 2 Shimizu Corporation: είναι από τις κορυφαίες εταιρεία αρχιτεκτονικής, πολιτικών μηχανικών και γενικά αναθέτουσα έργων, προσφέροντας μια ολοκληρωμένο, συνολικό προγραμματισμό για το σχεδιασμό και την κατασκευή προϊόντων για ένα ευρύ φάσμα κατασκευαστικών έργων και μηχανικής σε όλο τον κόσμο.

3 Hitachi, Ltd.: είναι μια ιαπωνική πολυεθνική εταιρεία ετερογενών δραστηριοτήτων που εδρεύει σε Τσιγιόντα, Τόκιο, Ιαπωνία. Είναι η μητρική εταιρεία του Ομίλου Hitachi. Είναι μια άκρως διαφοροποιημένη εταιρεία που δραστηριοποιείται σε έντεκα επιχειρηματικούς τομείς: Πληροφορίες & Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα, Κοινωνικών Υποδομών, υψηλά λειτουργικά Υλικά & Εξαρτήματα, Χρηματοοικονομικές Υπηρεσίες, Συστήματα Ισχύος, Ηλεκτρονικά Μηχανήματα & Συστήματα, Automotive Systems, Σιδηροδρομικός & Αστικά Συστήματα, Ψηφιακά μέσα & Καταναλωτικά Προϊόντα , μηχανήματα κατασκευής και Άλλα Εξαρτήματα & Συστήματα. .

4 Joseph Pegna,Application of Cementitious Bulk Materials to Site Processed Solid Freeform Construction, New York, 1995 5 Behrokh Khoshnevis: είναι καθηγητής ενός κοσμήτορα της Βιομηχανίας και Μηχανικής Συστημάτων, Αεροδιαστημική & Μηχανολόγων Μηχανικών, Αστροναυτικής Μηχανικής, Βιοϊατρικής Μηχανικής και Πολιτικών & Περιβαλλοντικής Μηχανικής και είναι ο διευθυντής του Κέντρου για τεχνολογίες κατασκευής Ταχεία Αυτοματοποιημένο (CRAFT). Ένας νεοσύλλεκτος της Εθνικής Ακαδημίας των εφευρετών, που δραστηριοποιείται στον τομέα της ρομποτικής, και ειδικευμένος μηχανικός στον τομέα έργα που σχετίζονται με την έρευνα και την ανάπτυξη, που περιλαμβάνουν την ανάπτυξη τριών νέων διαδικασιών Πρόσθετη Βιομηχανία (3D Printing) ονομάζεται Contour Crafting, SIS και SSS οικογένεια τεχνολογιών 3D εκτύπωσης, καθώς και ως αυτόνομο κινητό και αρθρωτό ρομπότ για την κατασκευή και τη συναρμολόγηση εφαρμογές στη Γη, στο χώρο και σε άλλους πλανήτες, πλανητικές κατασκευή των ανθρώπινων οικισμών, και ενεργειακά συστήματα, συμπεριλαμβανομένων της αιολικής ενέργειας και των τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας και αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής για τις βιομηχανίες πετρελαίου και φυσικού αερίου. πηγή: επίσημη ιστοσελίδα http://www.bkhoshnevis.com/ 6 Dini, Enrico. "Method and device for building automatically conglomerate structures CA 2602071 A1". US Patents.

πολυμερές και μέταλλο, και κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1995. Γύρω στο 2000, η ομάδα του Khoshnevis στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας Viterbi School of Engineering in the USA άρχισε να επικεντρώνονται στην κατασκευή 3D εκτύπωσης τσιμεντοειδών και κεραμικών πολτών, περιλαμβάνοντας και διερευνώντας την ενσωμάτωση του αυτοματοποιημένου οπλισμού ενίσχυσης, την ενσωμάτωση υδραυλικών και ηλεκτρολογικών υπηρεσιών, μέσα σε μία συνεχή διαδικασία κατασκευής. Αυτή η τεχνολογία έχει δοκιμαστεί μόνο σε εργαστηριακή κλίμακα μέχρι σήμερα και κατά τους ισχυρισμούς αποτέλεσαν τη βάση για τις πρόσφατες προσπάθειες της Κίνας. Το 2003, ο Rupert Soar διαμόρφωσε την ομάδα της Freeform construction - ελεύθερου σχήματος κατασκευής, στο Πανεπιστήμιο του Loughborough, στο Ηνωμένο Βασίλειο, για να διερευνήσει τις δυνατότητες αναβάθμισης των υφιστάμενων τεχνικων της 3D εκτύπωσης για κατασκευαστικές εφαρμογές. Η ομάδα εξασφάλισε χρηματοδότηση για την κατασκευή ενός μηχανήματος μεγάλης κλίμακας κατασκευής 3D εκτυπωτή χρησιμοποιώντας έτοιμα εξάρτμήματα (αντλεία σκυροδέματος, σταγόνες σκυροδέματος, σύστημα ατσάλινων γερανογέφυρων) για να εξερευνήσουν τελικά πόσο περίπλοκα θα μπορούσαν να είναι τέτοια συστατικά και να ανταποκριθούν πραγματικά στις απαιτήσεις της κατασκευής. Το 2005 o Enrico Dini6, την Ιταλία, κατοχυρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την Monolite / D-Shape τεχνική, χρησιμοποιώντας μια τεχνική εκτόξευσης σκόνης και συγκόλλησης σε μια έκταση περίπου 5m x 5m x 2.5m. 4Αυτή η τεχνική, αν και αρχικά αναπτύχθηκε με σύστημα συγκόλλησης με χρήση εποξικής ρητίνης προσαρμόστηκε αργότερα ώστε να χρησιμοποιήσει ανόργανους παράγοντες συγκόλλησης. Αυτή η τεχνολο43

Προσθετική Μέθοδος

γία έχει χρησιμοποιηθεί εμπορικά για μια σειρά έργων στον τομέα των κατασκευών και σε άλλους τομείς. Το 2008, η εκτύπωση 3D από σκυροδέμα (3D Concrete Printing) ξεκίνησε στο Πανεπιστήμιο του Loughborough, στο Ηνωμένο Βασίλειο, με επικεφαλής τον τον Richard Buswell7 και τους συνεργάτες του να ερευνούν εμπορικές εφαρμογές που μετακινούνται από την τεχνική που βασίζεται στις γερανογέφυρες σε βιομηχανικά ρομπότ, και πέτυχαν την αδειοδότηση της τεχνολογίας από τη Skanska8 το 2014. Οι επιδείξεις των τεχνολογιών εκτύπωσης κατασκευή 3D έως τώρα έχουν συμπεριλάβει την κατασκευή των κατοικιών, κατασκευαστικών στοιχείων (επενδύσεις και διαρθρωτικές πλάκες και στήλες), γέφυρες, τεχνητούς υφάλους, και γλυπτά. Οι τρέχουσες προσπάθειες επικεντρώνονται στην ενσωμάτωση των πλεονεκτημάτων της ψηφιακής κατασκευής μέσα στα εργοστάσιο που βασίζεται η παραγωγή των κατασκευών. Οι εξελίξεις της τεχνολογίας της προσθετικής κατασκευής συμπεριλαβάνουν τις προσπάθειες να κάνουν τη 3D εκτύπωση ικανή να παράγει δομικά και ευέλικτα κτήρια με την σύγχρονη ανάπτυξη και την έρευνα να βρίσκονται σε εξέλιξη από το 2004. Με ενσωματωμένες υδραυλικές και ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις, σε μια συνεχή κατασκευή η διαδικασία χρησιμοποιεί μεγάλους εκτυπωτές 3D που θα ολοκληρώνουν θεωρητικά το κτίριο σε περίπου 20 ώρες «εκτύπωσης». Όσον αφορά το μέγεθος της κλίμακας, η 3D εκτύπωση μπορεί να είναι κατάλληλη για την κατασκευή των εξωγήινων κατασκευών στη Σελήνη ή σε άλλους πλανήτες, όπου οι περιβαλλοντικές συνθήκες είναι λιγότερο ευνοϊκές για τις ανθρώπινες κατασεκυαστικές πρακτικές υψηλής έντασης του εργατικού δυναμικού. Σύμφωνα με το “Automation in Construction”9 υπάρχουν τρεις προσθετικές διαδικασίες μεγάλης κλίμακας που στοχεύουν 44

Richard Buswell: είναι ένας αναπληρωτής καθηγητής στην Building Energy Systems στο School of Civil and Building Engineering. Πριν από την ακαδημαϊκή του καριέρα εργάστηκε σε μια σειρά μεγάλων κατασκευαστικών έργων, συμπεριλαμβανομένων των αθλητικών σταδίων και φαρμακευτικά εργαστηρίων. Η καριέρα του έχει επικεντρωθεί στην οικοδομική απόδοση μέσω της ενσωμάτωσης του κτιρίου σε υφάσματα και συστήματα και ως μηχανολόγος μηχανικός έχει κάνει σημαντικές συνεισφορές σε τεχνικές για την παρακολούθηση της απόδοσης των συστημάτων σε πραγματικά κτίρια. Κατά τα τελευταία 11 χρόνια διερευνά την προσθετική διαδικασία κατασκευής και πώς αυτές οι τεχνικές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή μοναδικών δομικών στοιχείων που συνδυάζουν μορφή με λειτουργία.

7

Εικόνα: 3D Concrete Printing: ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας προσθετικής διαδικασίας για την κατασκευή κτιριακών τμημάτων. πηγή: http://www.buildfreeform.com/index.php

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

στην κατασκευή και την αρχιτεκτονική στο δημόσιο τομέα, ονομαστικά Contour Crafting, D-Shape (Monolite) και Concrete Printing. Και οι τρεις έχουν αποδείξει την επιτυχημένη παραγωγή αντικειμένων που έχουν αξιόλογο μέγεθος και είναι κατάλληλα για τη κατασκευή και/ ή για αρχιτεκτονικές εφαρμογές. Και οι τρεις αυτές διαδικασίες είναι παρόμοιες στον τρόπο που χτίζουν προσθετικά, παρόλα αυτά έχουν αναπτυχθεί για διαφορετικές εφαρμογές και υλικά. Ο D-Shape χρησιμοποιεί μια διαδικασία εναπόθεσης σκόνης η 8 Skanska AB είναι μια πολυεθνική κατασκευή και την ανάπτυξιακή εται- οποία επιλεκτικά σκληραίνει χρησιμοποιώντας ένα συνδετικό ρεία που εδρεύει στη Σουηδία. Skanska είναι η 5η μεγαλύτερη κατασκευα- υλικό. Κάθε στρώση του χτισμένου υλικού απλώνεται στο στική εταιρεία στον κόσμο σύμφωνα με το περιοδικό Construction Global.

Tα δύο τελευταία χρόνια, η Skanska UK εντάσσεται στο πλαίσιο μιας ερευ- επιθυμητό πάχος, συμπυκνώνεται και τότε τα προφύσια νητική κοινοπραξίας που μελετά τις δυνατότητες της χρήσης της 3D εκτύ- που είναι κρεμασμένα από έναν γερανό εναποθέτουν το πωσης για τη δημιουργία πολύπλοκων σχήματων από σκυρόδεμα. Ένα συνδετικό υλικό οπού χρειάζεται για να στερεοποιηθεί. Όταν προηγμένο ρομπότ έξι αξόνων παράγει εξειδικευμένα πάνελ πρόσοψης ένα τμήμα του ολοκληρωθεί τότε σκάπτεται έξω από τη σκόνη και άλλα κομμάτια από την εξώθηση σταγόνων από σκυρόδεμα περίπου που βρίσκεται στο κρεβάτι εναπόθεσης του. Η διαδικασία 10 mm σε διάμετρο, κάνοντας περάσματα εμπρός και πίσω. Το σκυρόδεμα έχει λεπτόκοκκα αδρανή, και ενισχύεται τόσο με ίνες που περιέχονται στο χρησιμοποιήθηκε για να δημιουργηθεί ένα αρχιτεκτονικό μείγμα και εκτυπώνοντας τα κομμάτια με κενά για να ενεργοποιηθεί η κομμάτι ύψους 1,6μ που ονομάζεται “Radiolaria”.

O Contour Crafting είναι υπό έρευνα για αρκετά χρόνια και προένταση. «Φανταστείτε ένα κτίριο για το οποίο κάθε πάνελ επένδυσης είναι διαφο- βασίζεται στην εξώθηση μιας τσιμεντένιας μίξης ενάντια σε ρετικό - ταιριάζει με τη γωνία του ήλιου ή τις ακουστικές απαιτήσεις - και ένα μυστρί που επιτρέπει την δημιουργία λείας επιφάνειας δεν υπάρχει επιπλέον κόστος για να καταστεί εντελώς προσαρμοσμένο» λέει ο Sam Stacey, επικεφαλής στο τμήμα καινοτομίας της Skanska UK. κατά το χτίσιμο των διαδοχικών στρωμάτων. Αναπτύχθηκε «Αυτή η ευέλικτη προσαρμογή είναι ό, τι η εκτύπωση 3-D προσφέρει στη για να αντιμετωπίσει το θέμα της υψηλής ταχύτητας αυτοατοποιημένης κατασκευής καθώς και της ικανότητας της κατασκευή.»

9 Automation in Construction: είναι ένα διεθνές περιοδικό για τη δημοσίευ- κεφαλής εναπόθεσης να στρώσει υλικο για να δημιουργήσει ση πρωτότυπων ερευνητικών εργασιών. Το περιοδικό δημοσιεύει έκγριτο έναν δομικό τοίχο πλήρους πλάτους με την ελάχιστη χρήση υλικό για όλες τις πτυχές που σχετίζονται με τη χρήση των τεχνολογιών υλικού. πληροφορικής στο σχεδιασμό, μηχανικών, κατασκευαστικές τεχνολογίες Το Concrete Printing βασίζεται επίσης την εξώθηση και συντήρηση και διαχείριση των κατασκευασμένων εγκαταστάσεις. τσιμεντένιου μίγματος, παρόλα αυτά η διαδικασία έχει Αρχισυντάκτης: Miroslaw J. Skibniewski 10 Sungwoo Lim*, Richard Buswell, Thanh Le, Rene Wackrow, Simon αναπτυχθεί για να διατηρήσει την τρισδιάστατη ελευθερία Austin, Alistair Gibb, and` Tony Thorpe, «Development of a viable concrete και έχει μικρότερο άνοιγμα στο στόμιο εναπόθεσης, το οποίο printing», Department of Civil & Building Engineering, Loughborough επιτρέπει μεγαλύτερο έλεγχο της γεωμετρίας τόσο εσωτερικα University, UK όσο και εξωτερικά.10 45

Προσθετική Μέθοδος

3.2.1 Contour Crafting Το Contour crafting (CC), είναι μια τεχνολογία εκτύπωσης κτίριου, η οποία αν και δεν λέγεται ευκρινώς 3D εκτύπωση, χρησιμοποιεί ακριβώς τις ίδιες αρχές - αλλά σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα (Layered Manufacture- LM ). Πρόκειται μια πολυεπίπεδη τεχνολογία κατασκευής η οποία αναπτύχθηκε από τον Δρ Behrokh Khoshnevis του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας. Στη διαδικασία κατασκευής μια μηχανή εξωθεί πολλαπλές στρώσεις συγκεκριμένης ποσότητας κονιάματος, η μια στρώση πάνω στην άλλη και τότε όγκος σκυροδέματος χύνεται με μια συγκεκριμένη χρονική καθυστέρηση ανάμεσα στις δέσμες σκυροδέματος. μέχρι που κάτι αρχίζει να σχηματίζεται και μοιάζει με ένα τοίχωμα. Η τεχνολογία Contour Crafting έχει μεγάλες δυνατότητες για την αυτοματοποίηση της κατασκευής ολόκληρων δομών, καθώς και επιμέρους συνιστώσεων. Το CC είναι μια υπολογιστικά- αυτοματοποιημένη τεχνολογία κατασκευής, εφευρέθηκε και αναπτύχθηκε στο USC (University of Southern California) για να παρέχει ταχεία παραγωγή, ευκολία στη χρήση, σημαντική μείωση των αποβλήτων, άλλα και σημαντική μείωση του κόστους. Όχι μόνο θα έχει το CC σημαντικό αντίκτυπο στο σημείο της παράδοσης, αλλά η όλη δομή υποστήριξης θα επηρεαστεί παρομοίως από την τεχνολογία. Χρησιμοποιώντας αυτή τη διαδικασία, μια μονοκατοικία ή ένα συγκρότημα σπιτιών, το καθένα με πιθανώς διαφορετικό σχεδιασμό, μπορεί να κατασκευαστεί αυτόματα σε μια ενιαία εκτέλεση, ενσωματώνοντας σε κάθε σπίτι όλους τους αγωγούς για τον ηλεκτρισμό, τα υδραυλικά και τον κλιματισμό. Οι πιθανές εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας δεν περιορίζονται σε εφαρμογές σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, ή με χαμηλό εισόδημα, και εμπορική στέγαση. Η σύγχρονη χύτευση στην τοποθεσία κατασκευής έχει χρησιμοποιηθεί στο πεδίο από την ρωμαϊκή εποχή. Οι ρωμαίοι 46

φέραν την επανάσταση σε πολλές κατασκευαστικές τεχνικές συμπεριλαμβανομένου της σχεδίασης μορφών σκυροδέματος και μεθόδων κατασκευής τρούλων και τόξων. Η διαδικασία που πιθανότερα αναπτύχθηκε από τους ρωμαίους ακόμα χρησιμοποιείται στο μοντέρνο πεδίο κατασκευής το οποίο απαιτεί υψηλής έντασης δυναμικό εργασίας για να κάνουν τις πρακτικές κατασκευής. Ο Khoshnevis ισχυρίζεται ότι η μηχανή θα μπορούσε επίσης να εκτελεί βοηθητικές εργασίες, όπως η καλωδίωση, και πλακόστρωση και να ολοκληρώσει ένα σπίτι σε περίπου 20 ώρες. Με αυτή την έννοια, το CC θα επιτρέψει στην κατασκευή στέγασης να είναι ειδικά σχεδιασμένη (custom-designed), χαμηλού κόστους και με ένα επίπεδο ποιότητας που μέχρι τώρα ήταν αδύνατο να επιτευχθεί. Αυτό που μπορούμε να φανταστούμε σήμερα είναι μόνο τι μπορεί να πραγματοποιηθεί στο άμεσο μέλλον από το CC. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί τη σύγχρονη ρομποτική σε συνδυασμό με ένα εργαλείο κατασκευής που χρησιμοποιούνταν από τους αρχαίους χρόνους -το μυστρί- ώστε να χτίστει ένα custom- designed σπίτι μέσα σε λίγες ώρες. Ο περιβαλλοντικός αντίκτυπος θα είναι επίσης σημαντικός μέσω της εξοικονόμησης ενέργειας για την κατασκευή και την σχεδόν εξάλειψη των απορριμμάτων. Σε μακροπρόθεσμη βάση, το CC θα φέρει την επανάσταση στον κλάδο των κατασκευών.

To CC είναι μια προσθετική τεχνολογία κατασκευής που χρησιμοποιέι τον υπολογιστικό έλεγχο για να εκμεταλλευτεί την υπέρτερη δυνατότητα σχηματισμού επιφάνειας με την εφαρμογή του στρωσίματος με μυστρί για να δημιουργήσει λείες, ακριβής επίπεδες και χωρίς τον περιορισμό του σχήματος των επιφανειών. To βασικό χαρακτηριστικό του CC είναι η χρήση των δυο μυστριών, τα οποία συμπεριφέρονται ως δυο στερεές

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

3D Εκτυπωμένο σπίτι από την WinSun Decoration Design Engineering Co., εταιρεία με βάση την Κίνα. Εικόνα: http://www.huffingtonpost.com/2015/04/15/3d-printing-buildings-china-winsun_n_7071610.html 47

Προσθετική Μέθοδος

επίπεδες επιφάνειες, για να δημιουργήσουν επιφάνειες. Η εφαρμογή του CC στην οικοδομική κατασκευή επικονίζεται στην εικόνα όπου ένα σύστημα γερανογέφυρας κουβαλάει τa ακροστόμια (nozzle) που κινούνται πάνω σε δύο παράλληλους διάδρομους που εγκαθίστωνται στο εργοτάξιο (εικόνα απέναντι σελίδα, πάνω αριστερά). Το κάθε σπίτι, ή η κάθε αποικία κατοικιών, η κάθε μια πιθανά με διαφορετικό σχεδιασμό μπορεί να κατασκευαστεί αυτόματα με μια μόνο διαδρομή. Οι συμβατικές κατασκευές μπορεί να χτιστούν ενσωματώνοντας μια μηχανή CC με ένα φέρων δοκάρι που σηκώνει και τοποθετεί τον οπλισμό, καθώς και πλίθινες δομές, όπως είναι αυτές που σχεδιαστήκαν από το CalEarth1 και απεικονίζονται στις εικόνες κάτω, μπορούν να χτιστούν χωρίς εξωτερικά φέροντα στοιχεία χρησιμοποιώντας χαραστηριστικά σχήματα, όπως για παράδειγμα είναι οι θόλοι.

H αυτοματοποιημένη κατασκευή με χρήση του CC έχει κάποιες ενδιαφέρουσες πτυχές, όπως έιναι για παράδειγμα:

η ευελιξία στο σχεδιασμό, η διαδικασία επιτρέπει στους αρχιτέκτονες να σχεδιάζουν δομές με λειτουργικές και αρχιτεκτονικές γεωμετρίες που είναι δύσκολο να επιτευχθούν με τις σύγχρονες χειρωνακτικές κατασκευαστικές πρακτικές, τα πολλαπλά υλικά, ποικίλα υλικά για εξωτερικές επιφάνειες και ως γεμίσματα ανάμεσα στις επιφάνειες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη μηχανή CC. Ακόμη μπορούν να χρησιμοποιηθούν υλικά που αντιδρούν χημικά με κάποια άλλα αφού μπορούν να χυτευτούν μέσω της ακίδας του CC και να αναμιχθούν μέσα στον κύλινδρο της αντλίας, οι αγωγοί χρησιμότητας, οι αγωγοί μπορούν να χτιστούν μέσα στους τοίχους της κτιριακής δομής όπως ακριβώς θα υποδειχθούν από τα δεδομένα CAD, οι ήδη ετοιμες για βαφή επιφάνειες, η ποιότητα της φιναρισμένης επιφάνειας στο CC ελέγχεται από την επιφάνεια του μυστριού και είναι ανεξάρτητη από το μέγεθος του ανοίγματος της ακίδας. Έτσι, διάφορες πρόσθετες ουσίες όπως άμμος,

1 Mικρά ή μεγάλα σακιά γεμάτα με νοτισμένo χώμα και τοποθετημένα σε στρώματα ή μεγάλες σπείρες. Σκέλη συρματοπλέγματος τοποθετούνται ανάμεσα σε κάθε στρώση από τους σάκκος άμμου για να δρουν τόσο ως κονίαμα αλλά και ενίσχυση. μπορούν να προστεθούν σταθεροποιητές όπως το τσιμέντο, ασβέστης, ή άσφαλτος. (www.calearth.com)

48

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

χαλίκι, ίνες και άλλα εφαρμόσιμα υλικά που είναι τοπικά διαθέσιμα μπορούν να αναμιχθούν και να εξωθούν από τον CC. Άσχετως από την επιλογή των υλικών, η ποιότητα της επιφάνειας είναι τέτοια που δεν θα χρειαστεί άλλη προετοιμασία για την βαφή των επιφανειών. Μάλιστα, στην μηχανή CC μπορέι να ενσωματωθεί σύστημα βαφής, τα έξυπνα υλικά, καθώς η εναπόθεση στο CC ελέγχεται από υπολογιστικά συστήματα, ακριβής ποσότητα επιλεγμένων κατασκευαστικών υλικών, όπως έξυπνο μπετόν (τσιμέντο), μπορέι να τοποθετηθεί στις επιθυμητές τοτποθεσίες. Η αυτοματοποιημένη ενίσχυση, η ρομποτική ενσωμάτωση

των πλεγμάτων οπλισμού μέσα σε κάθε στρώση μπορεί να αναπτυχθεί όπως φαίνεται στις τρεις εικόνες ακριβώς από πάνω. Τα τρία αρθρωτά συστατικά που φαίνονται στην εικόνα μπορούν να παραδωθούν από ένα αυτοματοποιημένο σύστημα που τα εναποθέτει και τα συναρμολογεί ανάμεσα από δυο άκρα κάθε στρώσης του τοίχου χτισμένου από το μηχάνημα CC, η αυτοματοποιημένη σκέπαση των πατωμάτων και των τοίχων με πλακάκια, τα αυτοματοποιημλενα υδραυλικά, η αυτοματοποιημένη σύνδεση των καλωδίων ηλεκτρισμού και επικοινωνιών, η αυτοματοποιημένη βαφή.

49

Προσθετική Μέθοδος

3.2.2 Canal House Ο 3D Print Canal House είναι ένα τριετές δημοσίως προσβάσιμο σχέδιο «Research & Design by Doing» στο οποίο οι DUS Architects με μια διεθνή ομάδα από διάφορους τομείς συνεργάστηκαν για την 3D εκτύπωση ενός πλήρους μεγέθους σπιτιού στο Άμστερνταμ. Ένα οικοδομικό έργο το οποίο έιχε ως στόχο να φέρει την επανάσταση στην κατασκευαστική βιομηχανία και να προσφέρει νέες εξατομικευμένες λύσεις στέγασης σε όλο τον κόσμο. Το 3D Print Canal House συνδέει την επιστήμη, το σχεδιασμό, την κατασκευή και την κοινότητα σε ένα ανοικτό εργοτάξιο στην καρδιά του Άμστερνταμ. Στόχος τους ήταν να δείξουν πώς η 3D εκτύπωση θα μπορούσε να φέρει επανάσταση την κατασκευή αυξάνοντας αποτελεσματικότητα και μειώνοντας τη ρύπανση και τα απόβλητα, και να προσφέροντας νέες εξατομικευμένες λύσεις στέγασης σε όλο τον κόσμο. Επίσης θα μπορούσε να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην γρήγορη κατασκευή του χαμηλού κόστους στέγασης σε φτωχές περιοχές και τους πληγέντες από καταστροφές. Στην καρδιά της περιοχής, τοποθετήκε o Kamermaker, ή Room Builder. Συνεργάζοντας με μια άλλη ολλανδική εταιρεία, την Ultimaker, οι Dus Architects ανέπτυξαν τον KamerMaker (Room Maker), ένα 3D εκτυπωτή αρκετά μεγάλο για να εκτυπώσει κομμάτια κτιρίων, μέχρι 2x2x3.5 μέτρα ύψος, εκτός από θερμοπλαστικά, και ένα βιολογικά-πλαστικό μίγμα που είναι περίπου 75% λάδι φυτών. Τα κομμάτια μπορούν στη συνέχεια να στοιβάχθούν και να συνδεθούν μεταξύ τους, όπως τουβλάκια LEGO, σχηματίζοντας σπίτια πολυώροφα του οποίου τα σχέδια μπορεί να προσαρμοστούν σύμφωνα με τις ανάγκες των χρηστών ή τις επιθυμίες τους. Για το πρώτο έργο τους οι Dus «έχουν θεωρήσει ως πηγή έμπνευσής τους το ολλανδικό σπίτι σε κανάλι, που αντικαθιστά τα τούβλα που τοποθετούνται χέρι με χέρι» , σύμφωνα με τα λόγια Wainwright1 « με μια πολύπλευρη πλαστική πρό50

σοψη, σενάριο από το λογισμικό του υπολογιστή». Για την ενίσχυση του οπλισμού, τα μπλοκ έχουν ένα εσωτερικό κυψελοειδές κέντρο που μπορεί να ξανά-γεμίσει με οικολογικό σκυρόδεμα. Παρέχει επίσης χώρο για σωλήνες, καλώδια και καλώδια δεδομένων που θα εγκατασταθούν στο εσωτερικό. Οι δομικές μονάδες στη συνέχεια θα χρησιμοποιήθουν για να σχηματίσουν τα κατασκευαστικά στοιχεία για να δημιουργήσουν ένα 4όροφο, με 13 δωμάτιο στη συνολική του δομή , που αποτελεί πρότυπο ενός παραδοσιακού ολλανδικού σπιτιού. Ένα από τα πιο διακριτά χαρακτηριστικά του σχεδιασμού του Canal House είναι η γεωμετρικά πολύπλευρη πλαστική πρόσοψη, αυτό δίνει μια σύγχρονη πινελιά στο περίγραμμα του παραδοσιακού σπιτιού. Η δυνατότητα να εκτυπωθούν λεπτομερώς διακοσμητικά αν και όταν ζητηθεί είναι ένα βασικό πλεονέκτημα του σχεδιασμού του 3D modeling και της εκτύπωσης στην κατασκευαστική βιομηχανία. Με τις δαπανηρές εργασίες του εργατικού δυναμικού να μειώνονται, τα ειδικά σχεδιασμένα σπίτια θα γίνονται πιο προσιτά. Το 3D Print Canal House ήταν η πρώτη μεγάλης κλίμακας κατασκευής τέτοιου είδους. Σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, ο Kamermaker ανέπτυξε περαιτέρω την αύξηση της ταχύτητας της παραγωγής κατά 300%. Ωστόσο, η πρόοδος δεν ήταν αρκετά άμεση για να διεκδικήσει τον τίτλο του «World First 3D Printed House». Το οικολογικό σύστημα που θα αναπτύχθει περιλαμβάνει προσαρμόσιμο και τεχνικό λογισμικό, βιολογικά υλικά εκτύπωσης και πολλούς 3D εκτυπωτές XL FDM που μπορούν να εκτυπώσουν δομικά στοιχεία ως 5m ύψος. Το τελικό Canal House με έκταση 700m2 θα περιλαμβάνει περιοχές εργαστηρίων, εγκαταστάσεις 3D εκτύπωσης XL, μια καφετέρια και εκθεσιακό χώρο, και αναμένεται να ολοκληρωθεί το 2018.2 Προς στο παρών στο Άμστερνταμ στη θέση όπου είναι να ολο-

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

κληρωθεί το Canal House εκθέτωνται τμήματα του «Global θα μπορούν να ελεγχθούν προσεκτικά μεε ασφαλές τρόπο.

Room», ένα από τα 13 τμήματα που θα αποτελέσουν το συ- Κάθε δωμάτιο είναι διαφορετικό και αποτελείται από μοναδινολικό έργο.3 κά χαρακτηριστικά σχεδιασμού. Κάθε δωμάτιο θα είναι τυπωμένο χωριστά στο εργοτάξιο, πριν συναρμολογηθεί στη κατοικία. Με αυτό τον τρόπο τα δωμάτια Oliver Wainwright είναι κριτικός αρχιτεκτονικής και σχεδιασμού της Guardian. Εκπαιδεύτηκε ως αρχιτέκτονας, έχει εργαστεί για μια σειρά πρακτικών, τόσο στο Ηνωμένο Βασίλειο όσο και στο εξωτερικό, και έχει γράψει εκτενώς για την αρχιτεκτονική και το σχεδιασμό για πολλές διεθνείς δημοσιεύσεις. Είναι επίσης μια επισκέπτης κριτής σε διάφορες σχολές αρχιτεκτονικής πηγή: https://www.theguardian.com/profile/ 2 http://houseofdus.com/#project-3d-print-canal-house 3 http://3dprintcanalhouse.com/ Εικόνα αριστερά: Olivier Middendorp (c) Hollandse Hoogte - http://www. oliviermiddendorp.nl/ Εικόνα δεξιά: Τα κενά αριστερά μεταξύ των εσωτερικών και εξωτερικών τοίχων προβλέφθηκαν για ηλεκτρική καλωδίωση και τις σωληνώσεις. Ο χώρος αυτός τελικά θα πληρωθεί με σκυρόδεμα.

1

51

Προσθετική Μέθοδος

3.2.3 Urban Cabin Ένα ακόμα έργο του ολλανδικού στούντιο DUS Architects, αυτή τη φορά ολοκληρωμένο, το 2016, έχει να κάνει με τη προσθετική κτατασκευή. Η 3D τυπωμένη καμπίνα οκτώ τετραγωνικών μέτρων και η συνοδευτική μπανιέρα εξωτερικά βρίσκονται στο Άμστερνταμ, και πλέον φιλοξενεί επισκέπτες να διανυκτερεύσουν. Όπως αναφέρουν οι ίδιοι στην επίσησμη ιστοσελίδα, ο σχεδιασμός έγινε κάνοντας ένα αρχιτεκτονικό τέστ. Χτίσαμε ένα μοντέλο πραγματικής κλίμακας (1:1) σε δημόσιο χώρο που θέλει να δώσει μια γεύση από το μέλλον. Η 3D τυπωμένη Urban Cabin αναθεωρεί την οικειότητα και τον ατομικό χώρο μέσα στην πόλη. Αυτή η εισαγωγή άλλαξε την πρώην βιομηχανική περιοχή από ένα τεράστιο κενό σε ένα καταφύγιο για τους ανθρώπους ώστε να ξεφύγουν από την ταχύτητα της καθημερινότητας και να απολαύσουν το καλοκαίρι, την παραλία και το ηλιοβασίλεμα με φίλους ή με τον εαυτό τους. Πρόκετιται για ένα βήμα προς τη χρήση της τεχνολογίας της 3D εκτύπωσης στην ανάπτυξη βιώσιμων, εξατομικεύσιμων λύσεων στέγασης των ταχέως αναπτυσσόμενων πόλεις σε όλο τον κόσμο. Κατασκευάστηκε ολοκληρωτικά χρησιμοποιώντας τη τεχνολογία της προσθετικής κατασκευής fused filament fabrication (FFF- κατασκευή με λιωμένο νήμα) με ένα βιολογικό υλικό χρώματος μαύρο, το οποίο χρησιμοποιεί λάδι λιναρόσπορου ως κύριο συστατικό, και αναπτύχθηκε σε συνεργασία μεταξύ της ομάδας DUS Architects και thw εταιρεία Henkel1.

Tο Urban Cabin παρουσιάζει διαφορετικό τύπο πρόσοψης, τεχνικές βελτιστοποίησης της μορφής και έξυπνες λύσεις για τη μόνωση και την κατανάλωση υλικού. Το πάτωμα και η βεράντα συνδυάζονται με ένα συγκεκριμένο φινίρισμα δημιουργώντας ένα όμορφο σχέδιο που εκτείνεται στην είσοδο του πάρκου. Στο πράσινο που δημιουργήθηκε γύρω από το σπίτι, οι επισκέπτες μπορουν να απολαύσουν τη γλυπτική της 52

3D τυπωμένης υπαίθριας μπανιέρας. Το σπίτι 8 m2, 25 m3 αποτελεί μια μικρή κατοικία που μπορεί να λύσει μεγάλα προβλήματα στέγασης. Ο σχεδιασμός του εσωτερικού χώρο περιλαμβάνει ένας καναπέ που μπορεί να διπλασιαστεί ως ένα διπλό κρεβάτι. Οι τεχνικές της 3D εκτύπωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ιδιαίτερα για μικρές προσωρινές κατοικίες ή σε πληγείσες περιοχές. Μετά τη χρήση, το βιολογικό υλικό των τεμαχίων της εκτύπωσης μπορεί

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

να κομματιάζεται εντελώς και να χρησιμοποιείται εκ νέου σε Εικόνες: http://www.archdaily.com/794855/urban-cabin-dus-architects https://www.dezeen.com/2016/08/30/dus-architects-3d-printed-miνέα σχέδια εκτύπωσης σε άλλες χρήσεις. Η Henkel1 δραστηριοποιείται παγκοσμίως με ένα καλά ισορροπημένο και διαφοροποιημένο χαρτοφυλάκιο. Η εταιρεία κατέχει ηγετικές θέσεις με τους τρεις επιχειρηματικούς τομείς της τόσο στο βιομηχανικό όσο και στον καταναλωτικό κλάδο χάρη στις ισχυρές μάρκες, τις καινοτομίες και τις τεχνολογίες της. Ο επιχειρηματικός τομέας Adhesive Technologies της Henkel είναι ο ηγέτης της παγκόσμιας αγοράς συγκολλητικών σε όλα τα τμήματα αγοράς του συγκεκριμένου κλάδου παγκοσμίως.

cro-home-amsterdam-cabin-bathtub/ http://www.ignant.com/2016/09/16/the-worlds-first-3d-printed-canalhouse/ Fused Filament Fabrication: είναι αντίστοιχο με την Fused Deposition Modeling. Παρόλα αυτά ο όρος και η συντόμευση του FDM χρησιμοποίθηκαν από τη Stratasys Inc.. Η ορολογία της αποδίδεται στα μέλη του Repap πρότζεκτ για να είναι νόμιμη και μη απογορευτική στη χτρήση του. πηγή: http://reprap.org/wiki/Fused_filament_fabrication 53

54

O Heijmans και οι DUS Architects συνεργάστηκαν για να σχεδιάσουν και να οικοδομήσουν μια 3D-τυπωμένη πρόσοψη για την είσοδο στο κτίριο της Ευρώπης στο Άμστερνταμ. Κατασκευάστηκε για να γιορτάσουν την έναρξη της Ολλανδίας στο εξάμηνη προεδρία της Ευρωπαϊκής Ένωσης, η λευκή πρόσοψη με τις 3D-τυπωμένο με καμπύλες είναι εμπνευσμένες από τα γιοτ, στο παρελθόν ήταν χτισμένο στο χώρο της μαρίνας. Η πρόσοψη που μοιάζει με πανί συμπληρώνεται με το μπλε χρώμα της Philips και προγραμματίζονται οι προβολείς, καθώς και υφή των 3D-τυπωμένων καθισμάτων. πηγή: http://inhabitat.com/stunning-europebuilding-facade-shows-off-the-beauty-of-3dprinting-in-amsterdam/ εικονες: πηγή http://houseofdus.com/#project-europe-building

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

55

Προσθετική Μέθοδος

3.2.4 3D Printed Bridge Η πρώτη γέφυρα για πεζούς τυπωμένη σε 3D εκτυπωτή στον κόσμο εγκαινιάστηκε στις 14 Δεκεμβρίου 2016 στο αστικό πάρκο της Castilla-La Mancha στην Αλκομπένδας (Alcobendas), τη Μαδρίτη. Το Ινστιτούτο Προηγμένης Αρχιτεκτονικής της Καταλονίας (Institute of Advanced Architecture of Catalonia- IAAC) ήταν υπεύθυνο για τον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό της γέφυρας, η οποία έχει συνολικό μήκος 12 μέτρα και πλάτος 1,75 μέτρα και είναι τυπωμένη με σκυρόδεμα. Η 3D τυπωμένη γέφυρα, η οποία αντανακλά την πολυπλοκότητα των μορφών της φύσης, αναπτύχθηκε μέσω της παραμετρικής σχεδίασης, η οποία επιτρέπει στους χρήστες να βελτιστοποιήσουν την κατανομή των υλικών και την ελαχιστοποίηση της ποσότητας των αποβλήτων. Ο σχεδιασμός μέσω του υπολογιστή επιτρέπει επίσης να μεγιστοποιηθεί η δομική απόδοση, καθώς επίσης είναι σε θέση να διαθέσει το υλικό Εικόνα: Λεπτομέρεια της 3D εκτυπωμένης γέφυρας. μόνον αν αυτό είναι αναγκαίο, με απόλυτη ελευθερία των Φωτογραφία μέσω: Enric Rodon για το IAAC. μορφών, διατηρώντας τις πορώδες, χάρη στην εφαρμογή των παραγωγικών αλγορίθμων. Επιπλέον, ο σχεδιασμός ανταποκρίνεται στις προκλήσεις που δημιουργούνται από τη νομοθεσία, υλοποιείται σε ένα δημόσιο χώρο: ο καθένας μπορεί τώρα να διασχίσουν τη γέφυρα, η οποία εγκαταστάθηκε στο Alcobendas ως έργο αστικής υποδομής που ενσωματώνεται στο πάρκο. Η εκτέλεση του έργο, με επικεφαλής την ACCIONA1, αναπτύχθηκε από μια διεπιστημονική ομάδα αρχιτεκτόνων, μηχανολόγων μηχανικών, πολιτικών μηχανικών και εκπροσώπων των δημοτικών αρχών, μεταξύ των οποίων βρισκόταν και ο Enrico Dini, ένας εμπειρογνώμονας εφευρέτης της μεγάλης κλίμακας 3D κατασκευής και συνεργάτης του IAAC. Αποτελούμενη από 8 ξεχωριστά κομμάτια που ταιριάζουν μεταξύ τους, ο αρχιτεκτονικός σχεδιασμός του διαδρόμου υλοποιήθηκε από το IAAC, και αργότερα κατασκευάστηκε από την 56

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Εικόνα επάνω: Η 3D εκτυπωμένης γέφυρας. Φωτογραφία μέσω: Enric Rodon για το IAAC.

Acciona, S.A.: είναι μια ισπανική ομάδα ομίλου ετερογενών δραστηριοτήτων αφιερωμένη στην ανάπτυξη και διαχείριση των έργων υποδομής (κατασκευή, νερό, βιομηχανίας και υπηρεσιών) και των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. πηγή: https://en.wikipedia.org/wiki/Acciona 1

3D Printing Industry (3DPI): είναι μια παγκόσμια εταιρεία μέσων ενημέρωσης που παρέχει μια ειδική πηγή για όσους ενδιαφέρονται για τη 3D εκτύπωση και τη 3D σάρωση - δύο τομείς της τεχνολογίας που είναι ταχέως αναπτυσσόμενοι στο ενδιαφέρον και την εφαρμογή των βιομηχανικών και καταναλωτικών τομέων.

2

Εικόνα κάτω: H διαδικασία σχεδιασμού της γέφυρας που δείχνει την τοπολογική σάρωση (επάνω), τις παραγώμενες γραμμές ροής (μέση) και το τελικό render (κάτω). Εικόνα μέσω: Enric Rodon για το IAAC 57

Προσθετική Μέθοδος

Acciona, μια ισπανική εταιρεία έργων πολιτικών μηχανικών. Ο διάδρομος σχεδιάστηκε με τεχνικές της οργανικής και βιομιμητικής αρχιτεκτονικής, σύμφωνα με επίσημη δήλωση από το δημοτικό συμβούλιο της Αλκομπένδας, και μοιάζει περισσότερο σε φυσικές μορφές που βρίσκονται στο περιβάλλον. Χάρη στις ανακυκλώσιμες πρώτες ύλες κατά την παραγωγική διαδικασία, η γέφυρα δεν έχει σχεδόν κανένα οικονομικό κόστος για την πόλη. Ο δήμος αναφέρει ότι η ποσότητα των αποβλήτων, των πόρων και της ενέργειας που συνήθως απαιτούνται για να πραγματοποιήσουν μορφές από σκυρόδεμα έχει μειωθέι κατά πολύ. Σε μια συνέντευξη στην 3DPI2, η ομάδα σχεδιασμού του IAAC , η Αρετή Μαρκοπούλου, ακαδημαϊκή διευθύντρια στο IAAC, ο ειδικός στην υπολογιστική σχεδίαση Rodrigo Aguirre και ο Alex Dubor αρχιτέκτονας και ειδικός στη ρομποτική κατασκευή, αποκάλυψαν μερικά από τα μυστικά πίσω από 3D εκτύπωση της γέφυρας της Αλκομπένδας. Αρχικά, η Μαρκοπούλου εξήγησε πώς η γέφυρα ήταν ένα concept που αρχικά ιδρύθηκε στο IAAC πριν από 2 χρόνια. Εκείνη την εποχή, η ACCIONA δούλευε ο μηχανικός Enrico Dini που ασχολείται με την κατασκευή μέσω της 3D εκτύπωσης και είχε παραγάγει μια μηχανή 3D εκτύπωσης σκυροδέματος. Στην IAAC η εταιρεία βρήκε τον ελλείποντα κρίκο για τα υλικά, τα μηχανικά και το σχεδιασμό. Επηρεασμένος από το ύφος του Antoni Gaudi, ο Rodrigo Aguirre εξήγησε πώς έλαβε υπόψη αυτό το φυσικό στυλ κατά τη δημιουργία της γέφυρας, και ήταν ένα σημαντικό στάδιο της τριμερτής διαδικασίας που περιλάμβανε την τοπολογική απεικόνιση της θέσης για να δημιουργήσουν ένα συγκεκριμένο μέγεθος εκτύπωσης, και την εναρμόνιση της με τις παραμετρικές επιθυμίες της ACCIONA και το τοπικό συμβούλιο της Αλκομπένδας. Ο ειδικός ρομποτικής Alex Dubor πρόσθεσε ότι 58

η γέφυρα είχε οραματιστεί ως «μια σαφή απόδειξη ότι η 3D εκτύπωση είναι έτοιμη να είναι δομική και προσθέσει υποδομές, προσθέτοντας ότι ο στόχος είναι «να δείξουμε ότι η 3D εκτύπωση έχει μηχανική αντοχή». Η ικανότητα μιας γέφυρας να σχηματίζει τόξο πάνω από το νερό, χωρίς μια κεντρική στήλη στήριξης, και να διευκολύνει την πρόσβαση από το ένα μέρος και το άλλο είναι παράδειγμα του αντικτύπου στην αρχιτεκτονική. Το υλικό είχε αρχικά ενισχύθηκε με μεταλλικά σωματίδια, αλλά το φινίρισμα, για μια πεζογέφυρα, ήταν πολύ τραχύ και έτσι ενισχύθηκε με πολυπροπυλένιο θερμοπλαστικό. Η 3D εκτύπωση της είναι μια διαδικασίαμε βάση τη σκόνη, που είχε αναπτυχθεί από τον Enrico Dini και εκτυπώνει σκυρόδεμα σε μια μέγιστη έκταση των μέτρων 2X2 μ.

Εικόνα δίπλα: Η 3D εκτυπωμένης γέφυρας. Φωτογραφία μέσω: Enric Rodon για το IAAC. Beau Jackson , “Behind the 3D printed bridge: exclusive interview with Catalonian designers at IAAC”, 2016, Άρθρο στο 3D Printing Industry.

2

πηγή: https://iaac.net/institute-advanced-architecture-catalonia-designs-first-3d-printed-bridge-world/

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

59

Προσθετική Μέθοδος

3.2.5 3D Printed Villa in Philipinnes Τον Ιούλιο του 2014, ο Lewis Yakich, ο ιδιοκτήτης του Lewis Grand Hotel επικοινώνησε μαζί με την την εταιρεία 3D Concrete House για την κατασκευή μιας προσθήκης στο ξενοδοχείο του με τη χρήση της 3D εκτύπωσης κατά τους προσεχείς μήνες, και αν όλα πηγάναν όπως είχαν προγραμματιστεί, η κατασκευή θα γινόταν το πρώτο πλήρως 3D τυπωμένο επιχειρησιακό εμπορικό κτίριο στον κόσμο. Η προσθήκη στο Lewis Grand Hotel δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνολογίας 3D-εκτύπωσης με σκυρόδεμα από τον Andrey Rudenko και την ομάδα του1. H 3D-εκτυπωμένη σουίτα του ξενοδοχείου μετρά 10,5 μέτρα πλάτος και 12,5 μέτρα μήκος, και ύψος 4 μέτρα (περίπου 130τ.μ.). Περιλαμβάνει δύο υπνοδωμάτια, σαλόνι και αίθουσα Jacuzzi το οποίο έχει επίσης «εκτυπωθεί»κατασκευαστεί με τη χρήση της τεχνολογίας 3D εκτύπωσης. Αυτή η κατασκευή είναι στην πραγματικότητα μια ξεχωριστή βίλα που θα ενσωματωθεί πλήρως στο Lewis Grand Hotel. Ο Andrey Rudenko παρουσίασε κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού του 2014 ένα έργο εμπνευσμένο από τη 3D εκτώπωση σκυροδέματος, ένα κάστρο στη Μινεσότα (εικόνα στην επόμενη σελ.), για το οποίο ο Rudenko ήταν πρωτοπόρος στη δική του μέθοδο εκτύπωσης σκυροδέματος 3D. Ο εκτυπωτής 3D τσιμέντου του Andrey έχει σχεδιαστεί για να εκτυπώνει μεσαίου μεγέθους κατοικίες σε διάφορα σχήματα, όλα από το G-κώδικα (ίδιο με αυτό που χρησιμοποιείται για μονάδες παραγωγής CNC και άλλα 3D εκτυπωτές). Ο εκτυπωτής έχει μειωθεί σε μέγεθος για να χωρέσει σε ένα γκαράζ δύο-αυτοκινήτων με στόχο τις δοκιμές των έργων του. Ο Andrey πιστεύει ότι το πλαίσιο, ο δοκός, οι πύργοι και οι ράγες του εκτυπωτή μπορεί να αντέξουν θυελλώδεις καιρικές συνθήκες με ευκολία.

Eπικύρωσαν με επιτυχία τη λειτουργικότητα και την ικανότητά τους εκτυπώνοντας μπετόν 3D σε μια ποικιλία πειραματικών 60

1 Πρόκειται για μια εταιρεία που έχει την έδρα της στην Μινεσότα των ΗΠΑ. Η αποστολή τους είναι να αναπτύξουν ρομποτικά συστήματα που θα διευκολύνουν την κατασκευή και θα την κάνουν τη στέγαση οικονομικά προσιτή, πιο γρήγορη, και μηδενικής ενέργειας. Έχουν σχεδιάσει ένα σύστημα υψηλής τεχνολογίας κατασκευής που μειώνει την ανάγκη για χειροκίνητη ανθρώπινη εργασία. Έχουν αναπτύξει ένα ολόκληρωτικά νέο κατασκευαστικό σύστημα που βασίζεται στις αρχέςτης τεχνολογίας 3D εκτύπωσης σκυροδέματος, χρησιμοποιώντας θερμική μάζα, αποθήκευση θερμότητας και την ηλιακή ενέργεια. Χρησιμοποιούν τοπικά κατασκευαστικά ηλεκτρονικά για εκτυπωτές μας, καθώς και τον άνθρακα (Kevlar) συνθετα υλικά για να κάνουν τους εκτυπωτές πιο γρήγορους, πιο ελαφρύς και πιο ακριβείς. Πλέον, μετά από χρόνια ανάπτυξης και δοκιμών, παράγουν και πωλούν εμπορικά διαθέσιμους 3D εκτυπωτές σκυροδέματος. Εικόνα κάτω: από τα τελικά στάδια της κατασκευής της προσθήκης στο Lewis Grand Hotel. Συγκεκριμένα πρόκειται για την αίθουσα τζακούζι που κατασκευαάστηκε με τη χρήση 3D εκτυπωτή σκυροδέματος. πηγή: www. totalkustom.com επίσημη ιστοσελίδα

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Εικόνα πάνω αριστερά: Ο “3D Concrete House” κατά τη διαδικασία εκτύπωσης στρώματος σκυροδέματος. πηγή: www.totalkustom.com

Εικόνα πάνω δεξιά: Κατά τη διαδικασία κατασκευής της επέκτασης του ξενοδοχείου. πηγή: www.totalkustom.com

Εικόνα κάτω αριστερά: από τα τελικά στάδια στο εσωτερικό της κατασκευής της προσθήκης στο Lewis Grand Hotel. πηγή: www.totalkustom.com

Εικόνα κάτω δεξιά: Κατά τη διαδικασία κατασκευής της επέκτασης του ξενοδοχείου. πηγή: www.totalkustom.com

61

Προσθετική Μέθοδος

62

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

δομών, συμπεριλαμβανομένης της πρώτης 3D-εκτύπωσης από σκυρόδεμα σε ένα κάστρο στις Ηνωμένες Πολιτείες και το 3D-εκτυπωμένο από σκυρόδεμα του νέου τμήματος του Ξενοδοχείου Lewis Grand στις Φιλιππίνες. Ο εκτυπωτής «3D Concrete House» είναι ικανός να κατασκευάσει 1-2 ορόφους ενός σπιτιού μέχρι 200 τμ. για κάθε όροφο. Η ταχύτητα εκτύπωσης για 100 τετραγωνικά μέτρα σπιτιού με ύψος 3 μέτρα είναι 48 ώρες.2 Η τεχνολογία 3D εκτύπωσης που χρησιμοποιήθηκε σε αυτό το έργο είναι ακόμη σε εξέλιξη, αλλά έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί εύκολα να συναρμολογηθεί ή να αποσυναρμολογηθεί και στη συνέχεια μετακινήθηκε σε άλλη θέση για ένα μελλοντικό έργο με το οποίο μπορεί να εκτυπωθεί μια μεγάλη γκάμα σχεδίων και σχεδιαστικών στοιχείων. Επιπλέον, η 3D εκτύπωση, όπως εξηγεί ο Rudenko, στις Φιλιππίνες είναι ιδανική για όλο το χρόνο αφού το ζεστό κλίμα είναι κατάλληλο για την 3D εκτύπωση σκυροδέματος σε μεγάλα μέρη. Η εκτύπωση τέτοιων κατοικιών είναι αρκετά φθηνή από την άποψη των υλικών και της εργασίας, αλλά εξακολουθεί να είναι είναι ιδιαίτερα δαπανηρή για να δημιουργήσει μια μονάδα παραγωγής σε άλλη χώρα και για να ξεκινήσει η

συναρμολόγηση των εκτυπωτών. Συγκεκριμένα ο Rudenko αναφέρει πως “Έπρεπε να σταματήσουν αρκετές φορές για να εγκαταστήσουν τ υδραυλικά, την καλωδίωση, και τους ράβδους. Στο μέλλον, αυτά μπορεί να γίνουν όλα κατά την διάρκεια της εκτύπωσης, αλλά τώρα πήγαμε αργά, καθώς ήμασταν την ανάπτυξη μιας διαδικασίας και κάναμε τις δοκιμές.” Η ίδια 3D εκτύπωση πήρε περίπου 100 ώρες, αν και αυτό δεν περιλαμβάνει ένα μεγάλο αριθμό των στάσεων για την εγκατάσταση των υδραυλικών, της καλωδίωσης και τον οπλισμό για τη δημιουργία του σκυροδέματος. Τελικά, ο χρόνος συναρμολόγησης για την πρώτη εκτύπωσή ήταν 2 μήνες, αλλά αυτό μπορεί να επαναληφθεί τώρα μέσα σε δυο εβδομάδες, καθώς η διαδικασία συναρμολόγησης έχει πια επιλυθεί3. Χρειάστηκαν περίπου 1 μήνα για να αναπτύξουν και να δοκιμάσουν το σωστό μίγμα, χρησιμοποιώντας τοπικά υλικά. Χρησιμοποιήσαν άμμο με ηφαιστειακή στάχτη από τις Φιλιππίνες, η οποία αν και αρχικά ήταν δύσκολο να εξωθηθεί, αλλά αναπτύσσοντας μια αξιόπιστη διαδικασία δόθηκαν τα κατάλληλα αποτελέσματα με αρκετά ισχυρά τείχη και καλή συγκόλληση μεταξύ των στρωμάτων. Η εκτύπωση ολοκληρώθηκε στις 20 Σεπτεμβρίου 2015.

Εικόνα δίπλα: 3D Ετυπωμένο Κάστρο από τον Andrey Rudenko στη Μινεσότα των ΗΠΑ. 2014 (https://3dprint.com/12933/3d-printed-castle-complete/) 2 Επίσημη ιστοσελίδα: http://www.totalkustom.com/ 3 EXCLUSIVE: Lewis Grand Hotel Erects World’s First 3D Printed Hotel, Plans to Print Thousands of Homes in the Philippines Next άρθρο του Eddie Krassenstein (Συνιδρυτής του Director of Advertising. Eddie αποφοίτησει στο τμήμα οικονομικών από το Rutgers University, στη Piscataway, στο New Jersey. Έχει πάνω από μια δεκαετία στο γράψιμο σχετικά με τη τεχνολογία.) στην ιστοσελίδα: https://3dprint.com/ 63

Προσθετική Μέθοδος

3.2.6 3D Printed Office in Dubai Στο Ντουμπάι στους πρόποδες των Emirates Towers βρίσκεται το πρώτο 3D εκτυπωμένο και πλήρως λειτουργικό συγκρότημα κτιρίων γραφείων, σε μια έκταση περίπου 250 τετραγωνικών μέτρων, σχεδιάστηκε από την Gensler1, μια αρχιτεκτονική εταιρεία με έδρα το San Francisco, για την United Arab Emirates National Committee ως τα κεντρικά γραφεία για το Dubai Future Foundation (DFF). Tο συγκρότημα αυτό αποτελεί μέρος της πρώτης σημαντικής πρωτοβουλίας 3D εκτύπωσης στο Ντουμπάι στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα. Αποτελείται από ένα δημόσιο καφέ, ένα lounge για εταιρικές εκθέσεις, εκδηλώσεις και εργαστήρια, έναν ευέλικτο χώρο για την διευκόλυνση της συνεργασίας των ομάδων, καθώς και ιδιωτικές αίθουσες συσκέψεων. Εκτυπώθηκε σε 17 ημέρες με τη μέθοδο της τρισδιάστατης εκτύπωσης και εγκαταστάθηκε σε 2 ημέρες, ενώ μεταγενέστερες εργασίες για τις κτιριακές υπηρεσίες στο εσωτερικό και το εξωτερικό τοπίο πήραν περίπου 3 μήνες. Κατασκευάστηκε ένα πάνω και ένα κάτω μέρος της μονάδας από έναν εκτυπωτή τσιμέντου. Τα κτίρια των γραφείων, αποτελούνται από πολλαπλά στοιχεία, και συμπεριλαμβάνει όλων τα εσωτερικά έπιπλα, τις λεπτομερειών, και τα δομικά στοιχεία, τα οποία κατασκευάστηκαν με τη χρήση ενός εκτυπωτή 3D μέτρησης 6 μέτρα ψηλό, μήκος 36 μέτρα και 12 μέτρα πλάτος από Winsun Global2, στη Σαγκάη, και στη συνέχεια αποστέλλονταν στο Ντουμπάι και συναρμολογούνταν. Ο εκτυπωτής διαθέτει ένα αυτοματοποιημένο ρομποτικό βραχίονα για την εφαρμογή της διαδικασίας της εκτύπωσης. Τα κατασκευαστικά υλικά για αυτά τα κτίρια περιελάμβαναν ένα μείγμα ειδικού οπλισμένου σκυροδέματος, ενισχυμένος με γυάλινες ίνες γύψος, και πλαστικό ενισχυμένο με ίνες-όλα είχαν δοκιμαστεί τόσο στο Ηνωμένο Βασίλειο και την Κίνα για την αξιοπιστία τους. Η ομάδα χτίστηκε επίσης σε σχήμα τόξου 64

για πρόσθετη ασφάλεια και τη δομική ακεραιότητα. Υπολογίζεται ότι με αυτή τη νέα τεχνολογία που χρησιμοποιείται στην κατασκευή, τα ακόλουθα οφέλη που προσφέρονται είναι: - Ο χρόνος παραγωγής μειώνεται κατά 50 έως 70 τοις εκατό - Το εργατικό κόστος μειώνεται κατά 50 έως 80 τοις εκατό. Το εργατικό δυναμικό που πήρε μέρος στη διαδικασία εκτύπωσης περιλάμβανε ένα τεχνικό για να παρακολουθεί τη λειτουργία του εκτυπωτή, μια ομάδα επτά ατόμων για να εγκαταστήσουν τα δομικά συστατικά στο χώρο του εργοταξίου, καθώς και μια ομάδα 10 ηλεκτρολόγων και ειδικών για να αναλάβουν τη φροντίδα των μηχανολογικών και των ηλεκτρολογικών . Ως αποτέλεσμα, το κόστος εργασίας μειώθηκε κατά περισσότερο από 50% σε σύγκριση με τα συμβατικά κτίρια παρόμοιου μεγέθους.

- Τα απόβλητα κατασκευών μειώνονται κατά 30 έως 60 τοις εκατό. Ο διευθυντής της Gensler o Richard Hammond δήλωσε πως το συγκρότημα αυτό ανοίγει το δρόμο για ένα μέλλον όπου η 3D εκτύπωση μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση των πιεστικών περιβαλλοντικών και αστικών θεμάτων, και αυτό επιτρέπει στην παράδοση προσαρμοσμένων χώρων για τους πελάτες σε πολύ μικρότερο χρονικό διάστημα.

1

Η Gensler συνεργάστηκε με τη κατασκευαστική εταιρεία Thornton Tomasetti και τη μηχανολογική εταιρεία Syska Hennessy για να υλοποιήσει τον σχεδιασμό.

2 Winsun (Shanghai WinSun Decoration Design Engineering Co) λάνσαρε τον 3d εκτυπωτή τσιμέντου τον Απρίλιο του 2014. πηγή εικόνων: Επίσημη ιστοσελίδα Dubai Future Foundation http:// officeofthefuture.ae/#

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

65

κεφάλαιο 4

ρομποτική

66

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Tα τελευταία χρόνια η ρομποτική έχει γνωρίσει μια αυξανόμενη εξέλιξη και το ενδιαφέρον από την κοινωνία. Τα ρομπότ δεν παράγονται πλέον αποκλειστικά για την εκτέλεση επαναλαμβανόμενων εργασίων σε εργοστάσια, έχουν σχεδιαστεί για να συνεργάζονται με τους ανθρώπους σε διάφορους σημαντικούς τομείς εφαρμογής. Σύμφωνα με την Robin Murphy (2000), τα ρομπότ μπορούν να συνεργαστούν ή ακόμη και να αντικαταστήσουν τον άνθρωπο σε διάφορα επικίνδυνα, επίπονα και επιρρεπή σε λάθη καθήκοντα.1 Η δυνατότητά τους για τη βελτίωση της ποιότητας της ζωής και της παραγωγικότητας έχει δώσει το κίνητρο τόσο στην ακαδημαϊκή κοινότητα και στη βιομηχανία να επενδύσει στη ρομποτική. Κατά τις τελευταίες δεκαετίες, διάφορες βελτιώσεις σε υλικές συσκευές και λογισμικού αλγορίθμων επέτρεψαν στους ερευνητές να αναπτύξουν ρομπότ με υψηλότερο επίπεδο αυτονομίας. Οι υλικές συσκευές έχουν γίνει πιο ακριβής, ισχυρές, και φθηνότερες. Ως αποτέλεσμα, οι προγραμματιστές έχουν δημιουργήσει ρομποτικά συστήματα βελτιωμένης ικανότητας για τη λήψη αποφάσεων και με τεχνητή νοημοσύνη. Το ενδιαφέρον για τα ρομπότ εξελίχθηκε από τον τομέα της απλής κατασκευαστικής, σε ένα ευρύ φάσμα τομέων εφαρμογής, ένας από αυτούς είναι και η αρχιτεκτονική.

Εικόνα στην εισαγωγή της ενότητας: Flight Assembled Architecture, Gramazio & Kohler Πηγή: Επίσημη Ιστοσελίδα Gramazio & Kohler.

Robib R. Murphy, Introduction to AI Robotics, MIT press, London, 2000

1

67

Ρομποτική

4.1 Κατηγοριοποίση των ρομπότ Ο ορισμός της λέξης ρομπότ και οι διαφορετικοί τύποι πρέπει να ξεκαθαριστούν. Μέχρι το 2011, το πρότυπο ISO 83731, που εκδόθηκε από τον International Standard Organisation (ISO) που ορίζει όρους που χρησιμοποιούνται σχετικά με τα ρομπότ και τις ρομποτικές μηχανες, ορίζει ως βιομηχανικό ρομπότ: «ένα αυτόματα ελεγχόμενο, επαναπρογραμματιζόμενο, πολλαπλών χρήσεων, προγραμματιζόμενο σε τρεις η περισσότερους άξονες οι οποίοι μπορεί είτε να οριστούν επί τόπου ή να είναι κινητοί για χρήση σε αυτοματοποιημένες βιομηχανικές εφαρμογές». Τα ρομπότ υπηρεσιών, αντιστρόφως, δεν έχουν επίσημα αποδεχτεί αυτόν τον ορισμό. Ο ορισμός των βιομηχανικών ρομπότ, εξακολουθεί ακόμα να έιναι παρόμοιος με τον ορισμό που χρησιμοποιούσε η Robot Institute of America εώς το 1993, που έλεγε ότι: «ένα ρομπότ είναι επαναπρογραμματιζόμενος, πολυλειτουργικός χειριστής-βραχίονας σχεδιασμένος για να κινεί υλικά, τμήματα, εργαλεία ή ειδικευμένες συσκευές μέσα από ποικίλες προγραμματιζόμενες κινήσεις στην εκτέλεση ποικίλων εργασιών», μόνο εν μέρη αντανακλά την ανάπτυξη της ρομποτικής. Αφήνοντας στην άκρη τα ρομπότ υπηρεσιων ο ορισμός συνέχισε να επηρεάζεται από το βιομηχανικό πλαίσιο της ρομποτικής τεχνολογίας ακόμα και στα πρώτα στάδια της ανάπτυξής του. Αυτή η εποχή είχει συμβολιστεί με τον όρο «Αrticle Transfer», που λήφθηκε από τον τίτλο μιας εφεύρεσης που ταξινομείται στο 1954 από τον George Devol και ονομάζεται Programmed Article Transfer. Ήδη από τη δεκαετία του ‘30, ο George Devol άρχισε να συνειδητοποιεί την αξία της αυτοματοποίησης, ενώ εργάζονται για την τεχνολογία μαγνητικής εγγραφής. H μέθοδος του «Programmed Article Transfer» ήταν το κλειδί για την ανάπτυξη του Unimate - το πρώτο βιομηχανικό ρομπότ του κόσμου. Ο Devol σχεδίασε τις μονάδες αυτές για να εκτελούν επαναλαμβανόμενες, επίπονες και επικίνδυνες εργα68

σίες. Στις 13 Ιουνίου το 1961, η εφεύρεση αυτή χορηγήθηκε από την United States Patent και Trademark Office2 και έτσι ανήλθε το πρώτο ψηφιακά χειριζόμενο και προγραμματιζόμενο ρομπότ, το Unimate, κατασκευασμένο από την εταιρεία του G. Devol Unimation και δώθηκε σε χρήση τον επόμενο χρόνο. Το πρώτο Unimate είχε αποσταλεί το 1961 για την General Motors, στην οποία χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το μηχάνημα για το χειρισμό χύτευσης και συγκόλλησης σημείων. Το πρώτο ρομπότ Unimate εγκαταστάθηκε στη Inland Fisher Guide Plant στην Ewing Township στο New Jersey το 1961 να σηκώνει καυτά κομμάτια μετάλλου από ένα μηχάνημα χύτευσης και στη συνέχεια να τα στοιβάζει. Ο όρος «προγραμματιζόμενο» επιβεβαίωσε την ισχυρή τους σχέση με τους υπολογιστές. Ενώ οι βασικές έννοιες της «αυτόματου» και του «επαναπρογραμματιζόμενου» διατηρήθηκαν στον πρότυπο ορισμό των ρομπότ σε συνέχεια αυτής της πρώτης εφεύρεσης, οι άλλοι όροι εκτός από τα ρομπότ υπηρεσιών έγιναν σταδιακά όλο και πιο προβληματικοί. Τα ρομπότ που δεν έχουν τον κινηματικό ή τον γενικό σχεδιασμό των βιομηχανικών ρομπότ είναι πιο δημοφιλή σήμερα. Αυτός ήταν ένας από τους παράγοντες που οδήγησε στην ενημέρωση του ISO 8373 το 2012, του οποίου ο ορισμός ενός ρομπότ έιναι: «ενας εν κινήσει μηχανισμός προγραμματισμένος σε δύο η περισσότερους άξονες...με ένα βαθμό αυτονομίας...που κινείται μέσα στο περιβάλλον του για να εκτελέσει προορισμένες εργασίες. Σημείωση 1: ένα ρομπότ συμπεριλαμβάνει το σύστημα ελέγχου και τη διεπαφή με το σύστημα ελέγχου. Σημείωση 2: Η ταξινόμηση του ρομπότ σε βιομηχανικό ρομπότ και σε υπηρεσιών γίνεται σύμφωνα με τις προτιθέμενες εφαρμογές του.» Παρόλο που η παλιά διάκριση ανάμεσα στα βιομηχανικά ρομπότ και στα υπηρεσιών ακόμα υπάρχει σε ένα βαθμό, σημειώθηκε ότι είναι η εφάρμογή του που το ταξινο-

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

μεί. Για παράδειγμα στο κεφάλαιο 2 του ISO 8373 του 2012 επισημαίνεται ότι «ενώ τα αρθρωτά ρομπότ χρησιμοποιούνται στη γραμμή παραγωγής είναι βιομηχανικά ρομπότ, παρόμοια αρθρωτά ρομπότ που χρησιμοποιούνται για να σερβίρουν φαγητό είναι υπηρεσιακά ρομπότ». Η κατηγοριοποίηση των ρομποτικών συστημάτων μπορεί να γίνει σε κινητά και μη κινητά ρομπότ.3 Σύμφωνα με Romero4, τα πιο κοινά είδη των κινητών ρομπότ στην βιβλιογραφία είναι: Aerial (εναέρια): είναι σε θέση να πετάξουν αυτόνομα, σύμφωνα με προ-προγραμματισμένα σχέδια πτήσης ή να ελέγχουν από απόσταση τηλεχειρισμού. Τα εναέρια ρομπότ, επίσης γνωστά ως Μη επανδρωμένα Εναέρια οχήματα (UAV) ή κηφήνες, χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές για τη γεωργία, επιτήρηση, και φωτομετρία.

Grounded (γειωμένα): σχεδιασμένα να λειτουργούν σε οικιακά περιβάλλοντα, βιομηχανίες, καθώς επίσης και τραχιά εδάφη. Συνήθως κινούνται χρησιμοποιώντας τροχούς, ίχνη-διαδρομές (tracks) ή με πόδια.

1 ISO 8373: 2012 ορίζει τους όρους που χρησιμοποιούνται σε σχέση με τα Aquatic (υδάτινα): αναπτύχθηκαν για να λειτουργούν πάνω ή ρομπότ και τις ρομποτικές συσκευές που λειτουργούν στα βιομηχανικά και κάτω από το νερό σε ποταμούς, ωκεανούς, και ούτω καθεξής. στα μη-βιομηχανικά περιβάλλοντα. Τα υποβρύχια ρομπότ χρησιμοποιούνται συνήθως σε αποστο2 United States Patent και Trademark Office (USPTO): είναι ένας οργανι- λές που περιλαμβάνουν μέρη που είναι δύσκολο να φθάσουν σμός στο Υπουργείο Εμπορίου των ΗΠΑ που εκδίδει τα διπλώματα ευρεή επικίνδυνο για τους ανθρώπους, π.χ., σε βαθέα ύδατα. σιτεχνίας σε εφευρέτες και τις επιχειρήσεις για τις εφευρέσεις τους, και καταχώρισης εμπορικού σήματος για το προϊόν και την αναγνώριση της πνευματικής ιδιοκτησίας 3 Santos Osório, F., Wolf, D.F., Castelo Branco, K., Grassi Jr., V., Becker, M., Romero , “Robotics: Joint Conference on Robotics, Lars 2014, Sbr 2014, Robocontrol 2014, Sao Carlos, Brazil, October 18-23, 2014.

Revised Selected Papers”., Springer, 2015 4 Waldherr, Romero & Thrun (2000). "A Gesture Based Interface for Human-Robot Interaction" (PDF). Kluwer Academic Publishers. Retrieved 200769

Ρομποτική

4.2 Η εισαγωγή της ρομποτικής στην αρχιτεκτονική Η ψηφική αρχιτεκτονική στη δεκαετια του ‘90 ασχολήθηκε με τις νέες ψηφιακά βοηθούμενες σχεδιαστικές (CAD) στρατηγικές και συχνά επικρίθηκε γιατί παραμελούσε θέματα της υλικότητας και της κατασκευής όπως αναφέρει ο Antoine Picon στο βιβλίο του «Architecture and the Virtual, Towards a New Materiality»1. Το χάσμα ανάμεσα στο τι έιναι ψηφιακά εφικτό να σχεδιαστεί και τι είναι φυσικά εφικτό να χτιστεί στενεύει όταν κατά τη διάρκεια στις αρχές του 2000 οι μηχανές CNC έγιναν ευρέως διαθέσιμες και έδωσαν τη δυνατότητα στους σχεδιαστές και στους αρχιτέκτονες να φέρουν τα σχεδιά τους από τον εικονικό κόσμο στον φυσικό. Αυτές οι μηχανές προσέφεραν μια ελευθερία για την κατασκευή των γεωμετρικά περίπλοκων τμημάτων και των πολύπλοκων επιφανειών. Παρόλα αυτά ήταν περιορισμένες στις αφαιρετικές διαδικασίες και στην προκατασκευή. Με την εισαγωγή των βιομηχανικών ρομπότ στην αρχιτεκτονική έρευνα, η έκταση των ψηφιακά ελεγχόμενων κατασκευαστικών διαδικασιών επεκτάθηκε δραματικά, όπως αναφέρεται στο «Made By Robots, Challenging Architecture At A Larger Scale» (σελ.46). Σε αντίθεση με τις περισσότερες ειδικευμένες μηχανές (π.χ CNC milling machine) η έκταση του βιομηχανικού ρομπότ δεν ορίζεται και περιορίζεται από την κινηματική του και προσφέρει μια ευκαιρία όχι μόνο να πρσαρμόζει τα τμήματα της μηχανής αλλά και ολόκληρης της διαδικασίας κατασκευής. Μπορουν να εξοπλιστούν με κάθε εργαλείο που μπορεί κανεις να φανταστεί, όπως σύστημα για κοπή, λάξευση, συγκόλλησης, βαφής, χύτευσης κ.α. Και παρόλο που στον τομέα της αρχιτεκτονικής η ρομποτική κατασκευή είναι ένα νέο πεδίο έρευνας, ενας αξιόλογος αριθμός από αρχιτεκτονικές δομές έχει κατασκευαστεί και έχει παρουσιάσει την ευελιξία των ρομπότ. Όμως αυτή η προοπτική μπορεί να είναι παραπλανητική σε ότι αφορά το τι μπορεί να 70

κάνει ένα ρομπότ. Δεν αποτελούν επέκταση του ανθρώπινου μυαλού και του σώματος και ούτε αντικαταστούν τα ανθρώπινα μυαλά και σώματα, αλλά ακολουθούν δικές τους αρχές. Γυρνώντας πάλι πίσω στην βιομηχανοποίηση παρατηρούμε πώς επηρέασε τις θεμελιώδης αρχιτεκτονικές πεποιθήσεις. Αν σκεφτεί κανείς την επίδραση που είχε ο χαρακτηρισμός του W. Gropius, η βιομηχανοποίηση δεν ήταν μόνο για να παράγουμε κτίρια με διαφορετικό τρόπο, ήταν για να αναπαραστήσουμε την απελευθέρωση της αρχιτεκτονικής από τις απαρχαιωμένες τεχνολογικές και αισθητικές αξίες, όπως αναφέρει στο βιβίο του «The new architecture and the Bauhaus»2. Με λίγα λόγια έπαιξε σημαντικό ρόλο και ανάγκασε τους σχεδιαστές να σκεφτούν διαφορετικά. Τέτοιας σημασίας λοιπόν μπορεί να είναι και οι συνέπειες της εισαγωγής των ρομπότ στην αρχιτεκτονική. Σύμφωνα με τους Gramazio και Κοhler στο βιβλίο τους «Digital Materiality in Architecture» η σημασία της πολυπλοκότητας και της ποικιλίας είναι το βασικό κλειδί του ρόλου της διαδικασίας ή μια διαφορετική προοπτική που μπορεί να δώσει τις παρακάτω παρατηρήσεις: Πρώτα από όλα τα ρομπότ μπορούν να κάνουν τους αρχιτέκτονες να σκεφτούν σε ένα πραγματικά τρισδιάστατο χώρο καθώς επίσης μας υπενθυμίζουν τον θεμελιώδη χαρακτήρα της περιστροφής τους. Οι κινήσεις του σώματός μας βασίζονται στις περιστροφές των μελών μας, αλλά για χρόνια χρησιμοποιόυμε ευθυγραμμισμένες κινήσεις από τη μηχανική μέχρι το σχεδιασμό. Η βιομηχανοποίηση βασίστηκε στην επανάληψη από την ευθυγραμμισμένη κίνηση. Εν συντομία τα ρομπότ εισάγουν έναν διαφορετικό γεωμετρικό κόσμο. Ακόμα, όσον αφορά την ψηφιακή υλικότητα τα ρομπότ διδάσκουν ότι υπαάρχει μια λεπτή γραμμή ανάμεσα στα αντικείμενα και τις διαδικασίες. καθώς και την σταθερότητα και την

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Structural Oscillations, Venice, 2007-2008, Installation at the 11th Venice Architectural Biennale.

αστάθεια. Όπως φαίνεται από τον πειραματισμό του Gramazio και Kohler «Structural Oscillations» τα ρομπότ δίνουν την δυνατότητα στους σχεδιαστές να μπορούν να ξεχωρίζουν σταθερές συναρμολογήσεις από ασταθείς συνδιασμούς. Και τρίτον, η ρομποτική κατασκευή στην αρχιτεκτονική εισάγει μια αλλαγή στην αποτελεσματικότητα και την ομορφιά που είναι συνδεμένη με αυτό. Υπάρχει μια υπεροχή που είναι συνδεδεμένη με το απλό και το λιτό. Μια πρώιμη χρήση της ρομποτικής στον τομέα της αρχιτεκτονικής αποτελεί η πρόσοψη οινοποιείου του Winery Gantenbein, στο προάστιο του Fläsch στην Ελβετία, το 2006. Ο αρχικός σχεδιασμός του πρότεινε ένα σκελετό από σκυρόδεμα γεμισμένο με τούβλα. Η ρομποτική μέθοδος παραγωγής που αναπτύχθηκε στο ETH μας έδωσε τη δυνατότητα να θέσει σε κάθε έναν από τα 20.000 τούβλα με ακρίβεια σύμφωνα με τις προγραμματισμένες παραμέτρους-στην επιθυμητή γωνία και τα ακριβή προκαθορισμένα διαστήματα. Η τοιχοποιία της πρόσοψης του αμπελώνα μοιάζει με ένα τεράστιο καλάθι γεμάτο με σταφύλια. Η εξερεύνηση της αυτοματοποιημένης τοποθέτησης τούβλων και ταυτόχρονα η εξερεύνηση των δυνατοτήτων της αρχιτεκτονικής ήταν επιδραστικές από την άποψη πως ο συγχρονισμός της βιομηχανίας, της οικονομίας και του σχεδιασμού είναι τόσο εντυπωσιακός.3

Winery Gantenbein / Gramazio & Kohler + Bearth & Deplazes Architekten (2006). πηγή: επίσημη ιστοσελίδα Gramazio& Kohler 1 Άρθρο: Antoine Picon, «Architecture and the Virtual, Towards a New Materiality», 2011 2 Walter Gropius, «The new architecture and the Bauhaus», ΜΙΤ Press, 1965.

3 Gramazio, Fabio, and Matthias Kohler. Digital Materiality in Architecture.

Baden: Lars Muller Publishers, 2008.

71

Ρομποτική

4.2.1 Pike Loop και ROB Technologies Αντίστοιχης λογικής με το Winery Gantenbein που αναφέρθηκε νωρίτερα είναι το έργο «Pike Loop» (2009) στο Μανχάτταν της Νέας Υόρκης, το οποίο είναι χτισμένο χρησιμοποιώντας ένα βιομηχανικό ρομπότ. Ο Dr. Behrokh Khoshnevis από το “University of Southern California”, ασχολείται με τεχνολογίες που επιτρέπουν την εκτύπωση ολόκληρου κτιρίου. Το Pike Loop πρόκειται για μια μεγάλη δομή 22 μέτρων χτισμένη από τούβλα, το πιο παραδοσιακό οικοδομικό υλικό ευρέως σήμερα στη Νέα Υόρκη. Σχεδιάστηκε για να κατασκευαστεί επί τόπου με ένα βιομηχανικό ρομπότ από ένα κινητό ρυμουλκούμενο φορτηγό. Περισσότερα από επτά χιλιάδες τούβλα συγκεντρώνονται για να σχηματίσουν ένα κύκλωμα που υφαίνει την νήσο του πεζοδρομίου. Με τη μετατροπή των ρυθμών το Pike Loop, Manhattan, New York, 2009, Εγκατάσταση σε δημόσιο χώρο.

72

κύκλωμα σηκώνεται από το έδαφος και διασταυρώνεται με τον εαυτό του σε κορυφές και κοιλάδες. Η ψηφιακή σχεδιασμένη δομή του μωσαϊκού αρθρώνεται περαιτέρω με τις ενώσεις των τούβλων. Όπου το κύκλωμα «πετά» ο δεσμός γίνεται τεντωμένος και συνεπώς ελαφρύτερος όπου φέρνει τα φορτία στο έδαφος γίνεται ακανόνιστος και βαρύτερος, και έτσι ευρύτερη και πιο σταθερή. Η συνεχής μορφή της δομής μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσω του χώρου της ψηφιακής κατασκευής. Η δομή είναι χτισμένη με την ρομποτική μονάδα κατασκευής R-O-B, το οποίο στεγάζεται σε ένα μεταφέρσιμο κιβώτιο. Το R-Ο-Β απεστάλει από την Ελβετία στη Νέα Υόρκη και φορτώθηκε σε μια ρυμουλκούμενη πλατφόρμα που έχει με χαμηλό κρεβάτι για να διευ-

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Πάνω: ΚUKA Industtial Robot. Αρχιτεκτονικός σχεδιασμός παίρνει όλο και περισσότερο το πλεονέκτημα των προηγμένων ψηφιακών εργαλείων σχεδιασμού. Τα ρομποτικά συστήματα παρουσιάζουν μια ιδανική σχέση με την πραγματική κατασκευή. Όχι μόνο μπορεί η χρήση τους να οδηγήσει στην σημαντική εξοικονόμηση χρόνου, αλλά η ικανότητά τους να μεταφέρουν με ακρίβεια υπολογιστικά δεδομένα σχεδιασμού άμεσα στις εργασίες κατασκευής του πραγματικού κόσμου επιτρέπει την πλήρως αυτοματοποιημένη κατασκευή των μη τυποποιημένων δομικών κατασκευών. Ειδικότερα, η χρήση τους ανοίγει εντελώς νέες δυνατότητες για το μέλλον της πλινθοδομής που δεν περιορίζεται για παράδειγμα από τις τυποποιημένες ρουτίνες συναρμολόγησης όπως είναι οι χειροκίνητες διαδικασίες συναρμολόγησης. Δεδομένου ότι, η πλινθοδομή είναι ρομποτικά κατασκευασμένη, η ευελιξία της μεμονωμένης κατασκευής συνδυάζεται με τα πλεονεκτήματα της μαζική παραγωγή. Κάτω: Η τοποθεσία της εγκατάστασης του Pike Loop και η ρομποτική μονάδα κατασκευής KUKA. Πηγή εικόνων: Επίσημη ιστοσελίδα Gramazio& Kohler

73

Ρομποτική

κολύνει τις μεταφορές και την επιτόπου κατασκευή. Η κίνηση του ρυμουλκούμενου φορτηγού γίνεται μέσα στα 4.5m του χώρου εργασίας του R-O-B και κατά μήκος της τοποθεσίας, προκειμένου να οικοδομήσει την πλήρη δομή. Η πρώτη δημόσια τοποθέτηση χτισμένη με R-Ο-Β, είναι το Structural Oscillations, που είχε εκτεθεί στη Διεθνή Μπιενάλε Αρχιτεκτονικής το 2008 στη Βενετία. Ενώ η εγκατάσταση στη Βενετία ήταν προκατασκευασμένη δίπλα στον χώρο, το Pike Loop είναι η πρώτη εγκατάσταση που είναι χτισμένη επί τόπου άμεσα. Η ROB Technologies παρέχουν λύσεις λογισμικού που καθιστούν ικανές τις ευέλικτες ψηφιακές κατασκευαστικές διαδικασίες για την παραγωγή μικρών παρτίδων από συστατικά κτιρίων καθώς και ατομικά μη τυποποιημένα μέρη. Ιδρύθηκε το 2010 και η εταιρεία συνδυάζει την ειδίκευση στην αρχιτεκτονική, την κατασκευαστική γνώση, και τη ρομποτική. Η έδρα της είναι στη Ζυρίχη και οι ιδρυτές της είναι ο Tobias Bonwetsch και ο Ralph Bartschi, οι οποίοι για έξι χρόνια έκαναν έρευνα για τις ρομποτικές διαδικασίες στην αρχιτεκτονική μαζί με τους Matthias Kohler και Fabio Gramazio στο ΕΤΗ της Ζυρίχης. Στην ROB Technologies, το βιομηχανικό ρομπότ αντιλαμβάνεται όχι μόνο ως ένα μέσο για την επίτευξη μεγαλύτερης αποτελεσματικότητας στις παραγωγικές διαδικασίες αλλά χάρη στην έμφυτη ευελιξία του, ως ένα εργαλείο που έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει ένα μεγαλύτερο βαθμό ελευθερίας στο σχεδιασμό και τη κατασκευή. Αυτή η δυνατότητα ,σε συνδυασμό με την ικανότητα να προσαρμόζεται σε ποικίλες παραγωγικές εργασίες και να πραγματοποιεί μια πολυπλοκότητα διαφορετικών κατασκευαστικών διαδικασιών, κάνει τα βιομηχανικά ρομπότ ικανά να παρέχουν μεθόδους επίλυσης προβλημάτων μέσα στην κατασκευαστική βιομηχανία.

74

Για να κάνει τον έλεγχο των ρομποτικών συστημάτων πιο ευέλικτο και ευκολότερο στη χρήση, δίνοντας την ικανότητα στις εταιρείες να εκμεταλλεύονται αυτές δυνατότητες στις παραγωγικές τους διεργασίες, η ROB Technologies τοποθετεί την έναρξη ως την σχεδιαστική φάση. Η εταιρεία παρέχει συγκεκριμένα σχεδιαστικά εργαλεία που είναι συνδυασμένα με τον ευέλικτο έλεγχο των ρομποτικών συστημάτων. Ο προγραμματισμός του ρομπότ και η προσαρμογή του στο σύστημα μπορεί να εκτελεστεί από μη ειδικούς. Στοχεύοντας στην κατασκευαστική βιομηχανία, η βασική του τεχνολογία είναι υψηλής σημασίας στην αυτοματοποιήση αλλά διστακτική για να επενδύσει στις ρομποτικές λύσεις εξαιτίας του υψηλού κόστους και της περιπλοκότητας. Ένα από τα προϊόντα της ROB Technologies είναι το BrickDesign, πρόκειται για ένα plug-in του Rhino, για το σχεδισμό και τη ρομποτική κατασκευή τούβλινων όψεων. Το λογισμικό ενσωματώνει παράμετρους της ρομποτικής κατασκευαστικής διαδικασίας στη σχεδιαστική φάση εκμεταλλεύοντας τις δυνατότητες του ρομπότ να τοποθετεί το κάθε τούβλο διαφορετικά. Τα δεδομένα που παράγονται χρησιμοποιούνται απευθίας στην κατασκευαστική διαδικασία χωρίς να χρειάζεται η χρήση προσθετικών προγραμμάτων για το ρομποτικό σύστημα. Ο στόχος της ROB Technologies είναι να ενθαρρύνει την εφαρμογή των βιομηχανικών ρομπότ στην αρχιτεκτονική, και έτσι τα ρομπότ να μπορούν να γίνουν ένα εργαλείο καινοτομίας στο μέλλον των κτιρίων και της κατασκευής.

` Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Στιγμιότυπα από το plug-in του Rhino, BrickDesign. http://rob-technologies.com/

75

Ρομποτική

4.2.2 Robotic Brick Wall- Chi She Στη Σαγκάη της Κίνας, το 2016, οι αρχιτέκτονες του γραφείου Archi-Union1 σχεδίασαν ένα εκθεσιακό χώρο για έναν τοπικό οργανισμό τέχνης που έχει μια χαρακτηριστική πρόσοψη από τούβλα. Το κτίριο, το οποίο φιλοξενεί διάφορες εκδηλώσεις και εργαστήρια πήρε μόλις πέντε μήνες για να ολοκληρωθεί, εν μέρει χάρη σε μια ρομποτική τεχνική κατασκευής τοιχοποιίας, με τη χρήση του βιομηχανικού ρομπότ KUKA που αναφέρθηκε προηγουμένως. Το έργο της ανακαίνισης αντικαθιστά ένα ήδη υπάρχον κτίριο, διατηρώντας και ενισχύοντας τους εξωτερικούς τοίχους του για να μεγιστοποιήσουν εκθεσιακό χώρο. H καλλιτεχνική ομάδα Chi- She, που ιδρύθηκε από τον Zhang Peili και τον Geng Jiangyi, δημιούργησε ένα σύστημα μαζί με τη συνεργασία της Archi-Union το οποίο περιλάμβανε την αντικατάσταση της στέγης με ένα ελαφρύ θόλο ξυλείας και της πρόσοψης του κτιρίου. Ένα μέρος της οροφής ανυψώθηκε τόσο για την αύξηση του χώρου της γκαλερί αλλά και για να επιτρέπει την εξωτερική θέα του ουρανού. «Η οροφή έχει αντικατασταθεί με μια ελαφριά και πιο αποτελεσματική δομή του ξύλου με κορδόνια σύσφιξης, μέρος της οποίας έχει αρθεί για να αποκτήσει φεγγίτες που δείχνουν την αλλαγή του κλίματος, το οποίο παρουσιάζει μια αίσθηση αρμονίας,» σύμφωνα με τους αρχιτέκτονες. Καθώς η συγκρότηση της πρόσοψης με τα τούβλα δεν θα μπορούσε να επιτευχθεί με τις συμβατικές μεθόδους, η ομάδα σχεδιασμού χρησιμοποίησε ρομποτικές τεχνικές κατασκευής τούβλων με τη βοήθεια της Fab-Union2, η οποία πραγματοποίησε το πρώτο εγχείρημα για να αξιοποιηθεί η προηγμένη ψηφιακή τεχνολογία κατασκευής για την κατασκευή στο χώρο επί τόπου, για να μεταφέρει τη ζωτικότητα τόσο του εκθεσιακού χώρου και της ευρύτερης γειτονιάς. Οι εξωτερικοί τοίχοι, που διαθέτουν πράσινο γκρι τούβλα ανακυκλωμένα από την προηγούμενη δομή, έχουν ανακατασκευαστεί με ένα ρομπο76

τικό μηχανικό βραχίονα για να παράγει την κυματιστή επιφάνεια. Η ακριβής τοποθέτηση του ενσωματωμένου εξοπλισμού της ρομποτικής κατασκευαστικής τεχνικής για την τοιχοποιία και η περίπλοκη κατασκευή της λάσπης και των τούβλων από τους τεχνίτες, κάνει αυτό το αρχαίο υλικό, το τούβλο, να είναι σε θέση να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις του 21ου αιώνα και της νέας εποχής, και κάνει πραγματικότητα την παρουσίαση του σχεδιασμού του μοντέλου. Η φθορά από αυτά τα παλιά τούβλα που συντονίζεται με την επίδειξη των καμπυλωτών τοίχων αφηγείται μια σύνδεση μεταξύ των ανθρώπων των τούβλων, των μηχανημάτων, της κατασκευής, του σχεδιασμου και του πολιτισμού.

H Archi-Union iδρύθηκε το 2003 από τον Dr. Philip F. Yuan (Καθηγητής, College of Architecture and Urban Planning, Πανεπιστήμιο Tongji), είναι ένα αρχιτεκτονικό γραφείο σχεδιασμού με έδρα στη Σαγκάη.

2 FabUnion: πρόκειται για μια κοινωνική πλατφόρμα η οποία ενώνει τα άτομα που ενδιαφέρονται για τον ψηφιακό σχεδιασμό και τη ψηφιακή κατασκευή.

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Η πρόσοψη του κτιρίου, τεχνική τοιχοποιίας με τη βοήθεια ρομποτικής χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή της. εικόνα Shengliang su

77

78

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Το κτίριο παρουσιάζει μια λιθοδομή στη πρόσοψη κατασκευασμένη με βιομηχανικό ρομπότ. εικόνα από τον shengliang su 79

80

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

αριστερά: ένας ρομποτικός μηχανικός βραχίονας χρησιμοποιήθηκε για να δημιουργηθεί η κυματιστή επιφάνεια εικόνα Yuchen hu δεξιά: η προηγούμενη οροφή έχει αντικατασταθεί με ένα ελαφρύ ξύλινο στέγαστρο εικόνα Shengliang su 81

82

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Κατασκευαστικά διαγράμματα http://www.designboom.com/architecture/archi-union-robotic-fabrication-shanghai-gallery-facade-chi-she-china-10-26-2016/ 83

Ρομποτική

4.2.3 Swarm Construction Η απόφοιτος του Πανεπιστημίου της Στουτγάρδης Maria Yablonina επινόησε μια νέα μέθοδο κατασκευής χρησιμοποιώντας μίνι ρομπότ που είναι φθηνά, γρήγορα και μπορούν να δημιουργήσουν δομές που διαφορετικά θα ήταν αδύνατο να κατασκευαστούν. Η Yablonina, το Ινστιτούτο Υπολογιστικής Σχεδίασης του Πανεπιστημίου (ICD) και η βοήθεια από το Institute for Building Structures and Structural Design (ITKE)1, αντί να χρησιμοποιήσουν ένα ή δύο μεγάλα ρομπότ, ανέπτυξαν μια μέθοδο κατασκευής από ανθρακονήματα που περιλαμβάνει πολλά μικρά ρομπότ. Το έργο, με τίτλο «Mobile Robotic Fabrication System for Filament Structures», διαθέτει ρομπότ που χρησιμοποιούν αισθητήρες και σημεία αναρρόφησης (βεντούζες) για να ταξιδέψει σε όλη την επιφάνεια είτε οριζόντια είτε κάθετη, συμπεριλαμβανομένων των υφιστάμενων αρχιτεκτονημάτων. Τα ευέλικτα ρομπότ, τα οποία σκαρφαλώνουν τοίχους και οροφές, εργάζονται από κοινού για να τραβήξουν τα νήματα μέσα σε ένα χώρο, δημιουργώντας μια δομή επιτόπου. Ο αρχιτέκτονας και διευθυντής του ICD Achim Menges υποστηρίζει πως είναι μόνο η αρχή της διερεύνησης των αληθινών αρχιτεκτονικών δυνατοτήτων αυτού του συστήματος κατασκευής. Το κύριο πλεονέκτημα συτού του συστήματος είναι ότι μπορεί να δημιουργήσει εντελώς νέες δομές που θα ήταν αδύνατο να υλοποιηθούν διαφορετικά. Το έργο αποτελεί μια μορφή «κατασκευή σμήνους» - μια μέθοδο κατασκευής, προβλέπεται ότι θα είναι κοινή για το μέλλον, που περιλαμβάνει σμήνη των μικρών ρομπότ που εργάζονται μαζί. Ομοίως, ο αρχιτέκτονας Neri Oxman υποστήριξε ότι η «κατασκευή σμήνους» θα είναι η μελλοντική τεχνολογία του εργοταξιου.2 Το μέγεθος και η κινητικότητά τους σημαίνει ότι μπορούν να φτάσουν περιοχές και να δημιουργήσουν δομές που τα μεγάλα βιομηχανικά ρομπότ δεν μπορούν. Καθώς επίσης επιτρέπει 84

να αξιοποιήσουν τις μοναδικές δυνατότητες των δομών από νήμα. Τα ρομπότ είναι σε θέση να ταξιδέψουν σε τοίχους και σε οροφές μέσω της χρήσης των εσωτερικών τους ανεμιστήρων που δημιουργούν ισχυρή αναρρόφηση, που τα κάνει να «κολλούν» σε οποιαδήποτε επιφάνεια. Επί του παρόντος, τα ρομπότ πρέπει να είναι συνδεμένα με μια εξωτερική πηγή τροφοδοσίας μέσω ενός καλωδίου, το οποίο τα περιορίζει.3 Εργάζονται συγχρονισμένα, καθώς τραβούν και να περνούν το νήμα από τη μια στην άλλη πλευρά για να δημιουργήσουν μια δομή που είναι αρκετά καλή για να πάρει το βάρος ενήλικα ανθρώπου. Μέρη του σώματος των ρομπότ είναι CNC λαξευμένα, και ορισμένα άλλα τμήματα που προσορτήθηκαν είναι 3D εκτυπωμένα.Κάθε ρομποτική μονάδα είναι ικανή για 3 διαδικασίες που σημαίνει ότι κάθε μια μπορεί να εκτελέσει βασικές λειτουργίες. Η πρώτη είναι η κίνηση που γίνεται από ένα σύνολο 4 αυτόνομων τροχών και ενός ισχυρού κινητήρα “σκούπας” που είναι τοποθετημένος στο κέντρο κάθε μηχανήματος. Ενώ ο κινητήρας επιτρέπει στο ρομπότ να κολλήσει στον τοίχο ή σε οποιαδήποτε άλλη επιφάνεια (πχ. ταβάνι), οι ατομικά ελεγχόμενοι τροχοί επιτρέπουν την πλοήγηση κατά μήκος της επιφάνειας. Η δεύτερη διαδικασία αφορά το τύλιγμα του νήματος γύρω από το σημείο αγκύρωσης. Ενεργοποιείται μέσω ενός ειδικά σχεδιασμένου τελεστή που επιτρέπει να περιστρέφεται συνεχώς η κουβαρίστρα του νήματος γύρω από ένα σημείο. Τέλος, το πέρασμα των κουβαρίστρων διά μέσου των δύο ρομπότ επιτυγχάνεται εξοπλίζοντας κάθε μηχάνημα με μια σειρά από ηλεκτρομαγνήτες που κρατούν αυτή την κασέτα.

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Mobile Robotic Fabrication System for Filament Structures. Η δομή κατασκευάστηκε έτσι ώστε να είναι ικανή να συγρατήσει το βάρος ενός ενήλικα. πηγή εικόνας: επίσημη ιστοσείδα Institute for Computational Design and Construction http://icd.uni-stuttgart.de/?p=15699 85

Στάδια της κατασκευής του Mobile Robotic Fabrication System for Filament Structures με χρήση των ρομποτικών συστημάτων. πηγή εικόνων: επίσημη ιστοσείδα Institute for Computational Design and Construction http://icd.uni-stuttgart.de/?p=15699 86

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Τα τμήματα βρίσκονται πίσω από την κατασκευή με ανθρακονήματα του Elytra Filament Pavilion που που εκτίθενται σήμερα στο London’s V&A museum.

1

Στο μέλλον, τα κτίρια μπορούν να κατασκευαστούν από σμήνη από μικροσκοπικών ρομπότ που χρησιμοποιούν ένα συνδυασμό τεχνικών εκτύπωσης και ύφανσης, λέει ο Oxman. «Θα έλεγα ότι η 3D εκτύπωση είναι περισσότερο από οτιδήποτε άλλο μια προσέγγιση για την οργάνωση υλικών», λέει, χρησιμοποιώντας τους όρους «4D εκτύπωση», «κατασκευή σμήνους» και «CNC ύφανση» για να περιγράψει το μέλλον της αρχιτεκτονικής τεχνολογίας. «Οι σημερινοί υλικοί περιορισμοί μπορούν να ξεπεραστούν με την εκτύπωση με υλικά που ανταποκρίνονται (responsive materials)», λέει. «Οι περιορισμοί της γερανογέφυρας μπορούν να ξεπεραστεί με πολλαπλά διαδραστικά ρομπότ-εκτυπωτές. Και οι περιορισμοί της διαδικασίας μπορούν να ξεπεραστούν με τη μετάβαση από το ‘layering’ στην ύφανση σε ένα 3D χώρο, χρησιμοποιώντας ένα ρομποτικό βραχίονα.» Σύμφωνα με αυτό το όραμα, το εργοτάξιο του μέλλοντος θα συνδέεται περισσότερο με μικροσκοπικά πλάσματα παρά όλο και μεγαλύτερους 3D εκτυπωτές του τύπου που χρησιμοποιούμε σήμερα. «Υπερβαίνοντας τον περιορισμό της κλίμακα με τη χρήση μεγαλύτερων γερανογέφυρων μπορεί να προσφέρουν και μόνο τόσο πολύ», λέει ο Oxman. «Αλλά αν λάβουμε υπόψη την «κατασκευή σμήνους», είμαστε πραγματικά στην τεχνολογία κτιρίων του 21ου αιώνα» https://www.dezeen.com/2013/05/21/3d-printing-architecture-printshift/ 3 Το επόμενο βήμα θα είναι να αναβαθμιστεί την εργασία, αυξάνοντας τον αριθμό των ρομπότ και το εύρος της κίνησής του, όπως αναφέρει ο Menges σε συνεντευξή του στο Dezeen. (Αύγουστος 2016.)

2

87

Ρομποτική

4.3 μη επανδρωμένο αεροσκάφος (UAV)- Drone Με τον όρο Unmanned Aerial Vehicle μιλάμε ουσιαστικά για ένα μη επανδρωμένο αεροσκάφος (UAV), ή γνωστό και με άλους όρους ως κηφήνας, drone, unmanned aircraft system (UAS), πρόκειται για ένα αεροσκάφος χωρίς ανθρώπινo πιλότο στο κατάστρωμα. Ο όρος drone χρησιμοποιείται ευρύτερα από το κοινό και επινοήθηκε σε σχέση με την ομοιότητα πλοήγησης και δυνατά-και-τακτική κινητήρα τους ήχους των παλιών στρατιωτικών μη επανδρωμένου αεροσκάφους. Η πτήση των UAVs μπορεί να λειτουργήσει με διάφορους βαθμούς αυτονομίας: είτε με τηλεχειρισμό από έναν άνθρωποχειριστή, ή πλήρως ή κατά διαστήματα αυτόνομα, με τη χρήση υπολογιστών. Η αξία των drones στον τομέα των κατασκευών, τουλάχιστον προς το παρόν, είναι λίγο πολύ συνδεδεμένη με την ικανότητά τους να επιχειρούν εργασίες όπου οι άνθρωποι και τα βαριά μηχανήματα δεν μπορούν. Αυτό επιτάσσει ότι τα drones παραμένουν μικρά, ευκίνητα και με ελάχιστο ωφέλιμο φορτίο, τρέχοντας με κάμερες υψηλής ανάλυσης, και αναμεταδίσοντας πλάνα προόδου και εναέριες έρευνες για τις κατασκευαστικές ομάδες στο έδαφος. Αυτό μπορεί να ακούγεται σαν κάτι περισσότερο από μια αμελητέα μείωση του κόστους, αλλά τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη ήδη αποτελούν αναπόσπαστο μέρος των επιχειρηματικών δραστηριοτήτων για καινοτόμες κατασκευαστικές εταιρείες σε όλο τον κόσμο. Έτσι, μέσα από την παρακολούθηση και την εναέρια χαρτογράφηση, οι κηφήνες- drones αποδεικνύονται απαραίτητοι για τις προοδευτικές επιχειρήσεις που αναζητούν να είναι ένα βήμα πιο μπροστά. Καταργώντας την ανάγκη για ακριβό και εξοπλισμό ασφαλείας τα ρομπότ εξοικονομούν και χρόνο και χρήμα, ενώ παρέχουν επίσης ακριβείς πληροφορίες και πιο αξιόπιστες από ό, τι είναι δυνατόν. Αλλά υπάρχουν και drones ικανά να συμβάλλουν περισσότερο 88

στην κατασκευή παρά μόνο να συλλέγουν ακριβή δεδομένα. Σε αντίθεση με τους γερανούς, τα drones έχουν τη δυνατότητα να φθάσουν σε οποιοδήποτε σημείο στο χώρο. Για να έχουμε drones να εργάζονται κοντά σε ανθρώπους σε ένα εργοτάξιο, το μέγεθός τους πρέπει να διατηρείται μικρό. Αυτό περιορίζει την ποσότητα του ωφέλιμου φορτίου που μπορεί να μεταφέρουν και την ποσότητα των δομικών υλικών που μπορούν να μετακινήσουν. Τα εναέρια ρομπότ είναι κοινά (της σειράς) και μπορούν να εξοπλιστούν με διάφορα εργαλεία για τη μεταφορά και το χειρισμό υλικών με διαφορετικούς τρόπους, αλλά ένα βασικό θέμα το παρόν είναι το βάρος όπως αναφέρει ο Ammar Mirjan1, ένας ερευνητής στην Έδρα της Αρχιτεκτονικής και της Ψηφιακής Κατασκευής του ΕΤΗ. Αυτό παρακινεί την έρευνα σε συστήματα ελαφριάς κατασκευής. τα οποία είναι ιδιαίτερα ενδιαφέροντα για την κατασκευή δομών εφελκυσμού, όπως η καλωδιακές-net (δίχτυωτές) δομές και τρισδιάστατες δομές ανάρτησης. Ένας κηφήνας έχει ένα μοναδικό σύνολο χαρακτηριστικών που τον κάνει να ξεχωρίζει από τα συμβατικά μηχανήματα κατασκευής. Η πιο προφανής είναι ότι είναι ικανοί να πετούν,

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

αλλά επίσης ότι δεν περιορίζονται να εργάζονται σε μια περιοχή και μπορούν να έχουν πρόσβαση σε χώρους που δεν είναι προσβάσιμοι με άλλο τρόπο. Αυτό θα μπορούσε να τους κάνει να πραγματοποιήσουν κατασκευές σε όχι τόσο εύκολα προσβάσιμα μέρη όπως μεταξύ κτιρίων ή χώρων που δεν έχουν πρόσβαση σε δρόμους. Επιπλέον, έχουν την ικανότητα να αλληλεπιδρούν και να συνεργάζονται σε δομές που δεν μπορούν να οικοδομηθούν με ενιαία μηχανήματα (όπως γερανοί, που περιορίζονται σε επιμέρους εργασίες) και μπορούν επίσης να κινηθούν μέσα και γύρω από τα υλικά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Δεδομένου ότι θα είναι δύσκολο να μιμηθούν τις υπάρχουσες διαδικασίες κατασκευής, επειδή τα εργαλεία είναι τόσο ριζικά διαφορετικά, είναι πιθανό ότι οι όροι του πώς τα πράγματα έχουν σχεδιαστεί και κατασκευαστεί θα αλλάξουν και ως εκ τούτου θα οδηγηθούμε σε νέες μορφές αρχιτεκτονικής υλοποίησης. Η ιστορία δείχνει ότι τα νέα εργαλεία και τεχνολογίες συχνά μετατοπίζουν τις υφιστάμενες διαδικασίες. Οι κηφήνες στον τομέα των κατασκευών θα επιτρέψουν αρχιτεκτονικές υλοποιήσεις, με τρόπους που δεν μπορούμε να φανταστούμε. Όσο αφορά την πραγματική κατασκευή των ίδιων των δομών, η γενική γραμμή σκέψης μεταξύ των εμπειρογνωμόνων που έχουν μιλήσει για αυτό το θέμα είναι ότι η τεχνολογία είναι τουλάχιστον πέντε με δέκα χρόνια μακριά. Αλλά φαίνεται ότι, αν δεν καρποφορήσουν, θα έρθουν με το μερίδιο των πε-

ριορισμών. Τα drones ως μηχανές κατασκευής μπορούν να γεννήσουν μια νέα θέση στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό, όπως ακριβώς και η ομάδα του στο ETH της Ζυρίχης προβλέπει, ή μπορούν να συνεργαστούν για να κάνουν την ελαφριά εργασία της μετακίνησης βαρέων υλικών, αλλά ακόμα και τότε φαίνεται ότι θα ανέλθουν μόνο σε μια τεχνολογία που συμπληρώνει την κατασκευή της βιομηχανίας, αντί να τη διαταράσσει πραγματικά. Αυτό που γνωρίζουμε επίσης είναι, πως θα πρέπει να υπάρχει μια σοβαρή υπόθεση για να πάρει κανείς τους κηφήνες έξω από το εργαστήριο, στα εργοτάξια. Για να αποτελούν μέρος των εργοταξίων του μέλλοντος τα ιπτάμενα ρομπότ, θα πρέπει οι ικανότητές τους να ευθυγραμμιστούν με τα ιδιωτικά συμφέροντα πίσω τους. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει σενάρια όπου απλά δεν είναι οικονομικά αποδοτικά ή φυσικά δυνατά για να θέσουν το ανθρώπινο δυναμικό στην εργασία. Όπως ισχυρίζεται ο Dr Kumar είναι πιθανό η εργασία να είναι κάπου όπου είναι απαγορευτικά ακριβή, ή οι εργαζόμενοι να μην μπορούν να πάνε εκεί. Ιδιαίτερα, ένα τέτοιο παραδειγμα αποτελει ο αποικισμός του Άρη. Τα πρώτα πράγματα που θα χτίσουν για μας εκεί θα είναι ρομπότ. Βλέπουμε λοιπον έτσι, ότι με τη χρήση τηλεκατευθυνόμενων αεροσκαφών στον τομέα των κατασκευών δεν είναι μια αρκετά έξω από αυτόν τον κόσμo.

Ammar Mirjan: είναι αρχιτέκτονας και ερευνητής με ένα υπόβαθρο στη αυτοματoποιημένη μηχανική. Έχει εργαστεί για αρχιτεκτονικά γραφεία στη Νέα Υόρκη, το Τόκιο και το Λονδίνο. Το 2011 εντάχθηκε ETH της Ζυρίχης, όπου αυτή τη στιγμή ακολουθεί το διδακτορικό του στην Αρχιτεκτονική και Ψηφιακή Κατασκευή (καθηγητές: Fabio Gramazio, Matthias Kohler). Η έρευνά του επικεντρώνεται γενικά στη σχέση μεταξύ σχεδιασμού και λήψης αποφάσεων με ευφυείς μηχανές και πιο συγκεκριμένα για τις αρχιτεκτονικές διαδικασίες κατασκευής με ιπτάμενα ρομπότ. Από το 2013

είναι ο διαχειριστής του ερευνητικό έγου του ETH για την εγκατάσταση των εναέριων κατασκευών. (http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/) 2 Vijay Kumar: Ήταν επικεφαλής του εργαστηρίου General Robotics, Automation, Sensing and Perception (GRASP) Lab από το 1998 εώς το 2004 και τώρα είναι ο κοσμήτορας του Πανεπιστημίου της Σχολής Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών στη Πενσυλβάνια όπου συνεχίζει το έργο του στη ρομποτική, την ανάμειξη της επιστήμης των υπολογιστών και της μηχανολογίας.

1

89

Ρομποτική

4.3.1 Flight Assembled Architecture Αντίστοιχης λογικής με την ρομποτική πλινθοδομή που είδαμε σε προηγούμενα παραδειγματα, αποτελεί και το Flight Assembled Architecture, με τη διαφορά πως χρησιμοποιεί εναέριο ρομποτικό σύστημα κατασκευής. Το 2011, μια ομάδα ρομποτικής από το Ινστιτούτο ETH της Ζυρίχης στο τμήμα Dynamic Systems and Control προσέφερε μια γεύση από το τι θα μπορούσε να είναι δυνατό. Οι Gramazio και Kohler σχεδίασαν σε συνεργασία με τον Raffaello D’ Andrea1 και έκθεσαν στο FRAC Centre το Flight Assembled Architecture. Πρόκειται για μια ιδέα που συλλήφθηκε για μια πρόβλεψη για το μέλλον της ανθρώπινης κατοικίας. Ένα αρχιτεκτονικό όραμα

ενός 600 μέτρων ψηλού «κάθετου χωριού» για 30.000 κατοίκους ξεδιπλώνεται ως μοντέλο σε κλίμακα 1: 100. Η έκθεση του FRAC Centre πρόβαλλε μια άμεση ρομποτική κατασκευή που περατώθηκε από τέσσερα ιπτάμενα ελικόπτερα με τέσσερις ροτόρες. Τα οχήματα συνεργάστηκαν για να ανεγήρουν ένα πύργο 6-μέτρα ψηλό κατασκευασμένο από 1.500 τούβλα, τα τούβλα αυτά παραχθήκαν μαζικά από πολυστερίνη για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις των φορτίων που ήταν ικανά να σηκώσουν τα ελικόπτερα. Κάθε ένα από τα οποία συναρμολογούνται με ιπτάμενα ρομπότ χωρίς καμία βοήθεια από ανθρώπινο χέρι. Ένα προς ένα, ο στόλος από τα drones έριχναν

Σχέδια υπό κλίμακα για την μελλοντική κατασκευή του «κάθετου χωριού». Εικόνα: επίσημη ιστοσελίδα Gramazio & Kohler

Σχεδιάγρμμα κίνησης της τροχιάς των drone. Εικόνα: επίσημη ιστοσελίδα Gramazio & Kohler

Raffaello D’ Andrea: Είναι Καθηγητής στο Dynamic Systems and Control at the Swiss Federal Institute of Technology (ETH) στη Ζυρίχη, όπου η έρευνα του επαναπροσδιορίζει το τι είναι σε θέση να κάνουν τα αυτόνομα συστήματα (UAV). Επιπλέον, αυτός είναι ένας νέος καλλιτέχνης νέων μέσων, τα έργα του οποίου έχουν παρουσιαστεί στην Μπιενάλε της Βενετίας και είναι μέρος της μόνιμης συλλογής της Εθνικής Πινακοθήκης του Κα-

ναδά και του FRAC Centre της Γαλλίας. (http://raffaello.name/biography/) 2 FRAC Centre: είναι ένα μουσείο σύγχρονhw τέχνης στην περιοχή CentreVal de Loire στη Γαλλία, μέρος του εθνικού δικτύου FRAC των συλλογών τέχνης, στην Ορλεάνη.Από το 1999, έχει οργανώσει μια σειρά από σύγχρονα εκθέματα τέχνης που περιλαμβάνοντας τόσο τοπικά όσο και παγκόσμια έργα, με τίτλο ArchiLab και επικεντρώνεται στην αρχιτεκτονική. (wiki)

1

90

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

τα κομμάτια στη θέση τους, καθοδηγούμενα από μαθηματικούς αλγορίθμους που πήραν ψηφιακά δεδομένα σχεδιασμού και τα μετέφρασαν σε άξονες πτήσεων.

To Flight Assembled Architecture είναι η πρώτη αρχιτεκτονική εγκατάσταση που συναρμολογείται απκλειστικά με ιπτάμενα ρομπότ. Η εγκατάσταση είναι μια έκφραση ενός αυστηρού αρχιτεκτονικού σχεδιασμού από Gramazio & Kohler και ένα οραματικό σύστημα ρομποτικής από τον Raffaello D’Andrea. Με τον τρόπο αυτό, τα ιπτάμενα οχήματα, από κοινού, εκτείνονται τα ίδια ως «ζωντανά» αρχιτεκτονικά μηχανήματα. Για το συντονισμό της πτήσης και την αποφυγή συγκρούσεων, τα drones χρησιμοποιούν δύο διαδρομές που περικλείουν τη δομή. Η χρήση των διαδρόμων ελέγχεται από ένα σύστημα κράτησης- αποθήκευσης του χώρου (σημείων), σύμφωνα με το οποίο κάθε όχημα διατηρεί το χώρο που απαιτείται για μια τροχιά πριν πετάξει το επόμενο. Το σύστημα αυτό διασφαλίζει ότι όταν ένας χώρος που κρατάται, μόνο το αντίστοιχο drone που πετά να έχει πρόσβαση - όλα τα άλλα πρέπει να περιμένουν την πτήση μέσω αυτού του χώρου. Μόλις η τροχιά έχει ολοκληρωθεί αυτός ο χώρος είναι στη συνέχεια ελεύθερος για να παετάξει το επόμενο. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιείται επίσης για να σταματήσει τις συγκρούσεις με τον πύργο. Σε αυτήν την περίπτωση, το σύνολο του πύργου δεσμεύεται, αποτρέποντας έτσι κάθε όχημα από το σχεδιασμό μιας τροχιάς διαμέσου αυτού του χώρου. Τις δύο αρτηρίες καθώς και το σύστημα χώρου κράτησης μπορεί να δει κανείς στην δίπλα εικόνα, όπου οι μαύρες και οι κόκκινες γραμμές κίνησης αντιπροσωπεύουν χώρο που προορίζεται για κάθε τροχιά - ένα σε κάθε διαδρομή. Εικόνα: Ο πύργος από τα τούβλα πολυστερίνης, κατασκευασμένος με τη χρήση μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων. Πηγή: επίσημη ιστοσελίδα Gramazio & Kohler.

91

Aerial Constructon, Gramazio & Kohler και σε συνεργασία με τον Raffaello D’ Andrea στο ΕΤΗ της Ζυρίχης.

FRAC Centre, Ορλεάνη, Γαλλία, 2011 Εικόνα: Επίσημη ιστοσλίδα Gramazio & Kohler 92

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

93

Ρομποτική

4.3.2 Aerial Construction Όπως αναφέρθηκε και νωρίτερα οι ερευνητές στο Ινστιτούτο ETH της Ζυρίχης αναζητούν τρόπους με τους οποίους μπορούν να προγραμματιστούν τα ρομπότ ώστε να συμμετέχουν στην κατασκευή. Αυτή τη φορά η έρευνα τους έχει να κάνει με με μια αυτόνομη δομή εφελκυσμού. Η ομάδα του ETH έχει κάνει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός κατασκευάζοντας μια γέφυρα από σχοινί χτισμένη από μη επανδρωμένα αεροσκάφη που μπορεί να υποστηρίξει το βάρος ενός ενήλικου ανθρώπου καθώς περπατά πάνω σε αυτή. Eπικεντρώνεται στην αξιοποίηση των μοναδικών ικανοτήτων των drones να δημιουργήσουν μια νέα γενιά αρχιτεκτονικής σύλληψης. Ενώ η υπέρβαση του περιορισμένου δυνατόν ωφέλιμου φορτίου τους είναι ένας παράγοντας που πρέπει να εξεταστεί, ωστόσο εξίσου σημαντική είναι η αξιοποίηση της ευκινησίας και η ικανότητα να διαπερνούν από δυσπρόσιτα σημεία και να συνεργαστούν μεταξύ τους σε δομές που δεν μπορούν να κατασκευαστούν από ένα μόνο μηχάνημα. Στην προκειμένη περίπτωση, ένας στόλος από drones με 4 ροτόρες είναι εξοπλισμένα με μηχανοκίνητες κουβαρίστρες και κινούνται αυτοτελώς μεταξύ δύο σκαλωσιών, καθορίζοντας καθώς πετούν τα τμήματα ενός ελαφριού, αλλά ταυτόχρονα ισχυρού σχοινίου φτιαγμένο από Dyneema. Το Dyneema είναι κατασκευασμένο από εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους πολυαιθυλένιο με χαμηλή αναλογία βάρους-προς-δύναμη, το οποίο χρησιμοποιείται σε αλεξίσφαιρες κουβέρτες. Το υλικό ζυγίζει μόλις 7 γραμμάρια ανά μέτρο και ένα σχοινί 4 χιλιοστά σε διάμετρο μπορεί να υποστηρίξει 1.300 κιλά, καθιστώντας έτσι το ιδανικό υλικό για την εναέρια κατασκευή. Οι θέσεις της σκαλωσιάς στα δύο άκρα της γέφυρας μετρήθηκαν με το χέρι πριν από την κατασκευή, αλλά πέρα από αυτό τα drones ήταν υπεύθυνα για την κατασκευή ολόκληρης τη δομής χωρίς την ανθρώπινη παρέμβαση. Αυτό περιελάμβανε την ύφανση κόμβων, συνδέ94

σμων και πλεξίδων με 120 m του σχοινιού σε εννέα τμήματα για το συνολικό μήκος της γέφυρας που ήταν 7,4 m. Καθώς μια σειρά από προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν πριν από την τελική κατασκευή, ένα σύστημα καταγραφής κίνησης επέτρεψε στους άξονες πτήσης να προσαρμοστούν κατά την πτήση. Αυτό το σύστημα παρακολούθησε θέση των drones και, λαμβάνοντας υπόψη τη δύναμη που ασκείται σε αυτά, όπως το σχοινί έχει αναπτυχθεί, ένας αλγόριθμους υπολογιστή, στη συνέχεια έβγαζε τις εντολές και τις έστειλε στα drones μέσω ενός ασύρματου δίκτυου. Οι ερευνητές λένε ότι αυτή είναι η πρώτη φορά τα drones έχουν αποδειχθεί ικανά αυτοτελώς να χτίσουν δομή που φέρει φορτίο που μπορεί να υποστηρίξει ένα άτομο. Η γέφυρα κατασκευάζεται σε τρία διαδοχικά βήματα. Πρώτα, τρεις σύνδεσμοι ανυψώνονται σε καθορισμένα μήκη μεταξύ των δύο μακρινών δομών στήριξης για να χτίσουν τα πρωταρχικά στοιχεία της γέφυρας, που είναι υπεύθυνα για την συγκράτηση των περισσότερων φορτίων. Τρία drones ταυτόχρονα κατασκευάζουν ένα εφελκυστικό δεσμό το καθένα, χρησιμοποιώντας μια ποικιλία από κόμπους (boom hitch knot), ως αρχικό κόμβο, πετώντας στην άλλη πλευρά και δένοντας το σύνδεσμο κατασκευάζοντας ένα κόμπο ‘κοτσαδόρου’ (Munter hitch). Αυτοί οι πρωταρχικοί εφελκυστικοί σύνδεσμοι θα μπορούσαν να έχουν κατασκευαστεί με μια απλή μηχανή, χτίζοντας τον ένα σύνδεσμο μετά τον άλλο, παρόλα

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Φάσεις της διαδικασίας κατασκευής. Πηγή όλων των εικόνων της ενότητας: Επίσημη ιστοσελίδα Gramazio & Kohler

95

Ρομποτική

αυτά ο παραλληλισμός του έργου ουσιαστικά επιταγχύνει τη διασικασία κατασκευής. Όταν θεαθεί σε τομή, οι σύνδεσμοι είναι οργανωμένοι σε ένα σχήμα που θυμίζει V. O πιο χαμηλός σύνδεσμος στηρίζει τα πόδια του χρήστη καθώς τη διασχίζει, καθώς οι δύο παράλληλοι ανώτεροι συνδέσμοι παρέχουν τις κουπαστές (χειρολαβές). Όπως σημειώθηκε τα κατασκευαστικά υλικά είναι χαμηλής ελαστικότητας, παρόλα αυτά όταν ένας σύνδεσμος παραλαμβάνει φορτίο οι κόμποι σφίγγουν, καταλήγωντας έτσι στη κάμψη του συνδέσμου (βέλος). Επομένως, οι τρεις σύνδεσμοι είναι κατασκευασμένοι με τη μέγιστη δυνατή τάση για να κάνουν τη διάβαση στη γέφυρα πιο άνετη. Μετά την κατασκευή των δύο κύριων συνδέσμων, δύο drones στηρίζουν την συναρμολόγηση πλέκοντας τα κυρίαρχα στοιχεία μεταξύ τους. Πρώτα, τα drones ταυτόχρονα στήνουν ένα κόμπο από σημεία στήριξης της χειρολαβής και σε έναν από τους πύργους της σκαλωσιάς. Έπειτα, πραγματοποιούνται μια σειρά από πλέξεις στον κεντρικό σύνδεσμο και απλoί κόμποι στους συνδέσμους της κουπαστής. Tα drones οδηγούνται στον κεντρικό σύνδεσμο και κατασκευάζουν ένα 800χιλ μακρύ πλέξιμο, διασταυρώνοντας το ένα το άλλο πρωτού φτιάξουν έναν κόμπο γύρω από το σύνδεσμο της χειρολαβής. Αυτή η δευτερεύουσα δομή στηρίζει τη γέφυρα και τις ενώσεις όλων των στοιχείων σε μια δομική ολότητα. Οι ενώσεις μεταξύ του κεντρικού συνδέσμου και των χειρολαβών μοιράζουν τις δυνάμεις όταν η γέφυρα φέρει φορτίο, καθώς η ολίσθιση των κόμπων στις χειρολαβές επιτρέπουν στη γέφυρα να προσαρμόζεται στο σχήμα και να βρίσκει την ισορροπία σύμφωνα με τις διαφορετικες περιπτώσεις φορτίων. Τελικά, στο τελευταίο στάδιο, η γέφυρα σταθεροποιείται απο την πρόσθεση εξτρά συνδέσμων στην δομή. Πρώτα δύο σύνδεσμοι ανυψώνονται μεταξύ των σκαλωσιών κάτω από το κεντρικό σύνδεσμο. Μετά αυτοί οι δύο σύνδεσμοι ενώνονται με τον κεντρικό ο ένας μετα 96

τον άλλο κανοντας μια ζιγκ ζαγκ πορεία γύρω από αυτά και ενδιάμεσα από ανοίγματα μεταξύ του κεντρικού συνδέσμου και των χειρολαβών. Το μέγεθος αυτών των ανοιγμάτων που ορίζεται από το μήκος των πλεξούδων και των κενών, είναι διαστασιολογημένο για τα drones ώστε να περνούν ανάμεσα. Η γεφυρά μπορεί να διαπεραστεί με ασφάλεια χωρίς την προσθήκη μηχανισμών στήριξης. Ωστόσο ενσωματώνοντας τους βοηθά να απορροφηθούν ανομοιόμορφα φορτία και πιθανές πλευρικές και ανυψωτικές δυνάμεις. Μετατρέπει το τεχνούργημα από μια βατή δομή σε μια ωφέλιμη πεζή γέφυρα. Το έργο αυτό απεικονίζει για πρώτη φορά τη χρήση ιπτάμενων ρομπότ για την κατασκευή μιας πραγματικής κλίμακας φέρουσας αρχιτεκτονικής δομής. Ένα πλαίσιο αναπαράστασης και κατασκευής ελαστικών συνδέσεων, μια μέθοδος για να κατασκευάζεις συνδέσμους σε καθορισμένα μήκη, καθώς υπολογιστικά εργαλεία που επιτρέπουν τη προσομοίωση, την ακολουθία και αξιολόγηση των δομών, όλα αυτά καθιστούν δυνατό το σχεδιασμό και τη κατασκευή εναέριων δομών κρέμασης. Το πρωτότυπο έργο αναδεικνύει την ικανότητα των drone αρχιτεκτονικά να συγκεντρώνουν υλικό ανεξάρτητα από τις εδαφικές συνθήκες και το μέξεθος της μηχανής. Η ικανότητα των drone να πετούν γύρω από ήδη υπάρχοντα αντικέιμενα αξιοποιήθηκε για να αλληλοσυνδέσει υπάρχοντα μέλη της συναρμολόγησης και για να δημιουργήσει ένα δομικό σύνολο. Η μεταξύ των drone μέσω της επιτάχυνσης της παραγωγικής διαδικασίας, καθώς και η συνεργασία μέσω της επικοινωνίας επιτρέπει τη κατασκευή δομών που δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί από ένα μόνο drone.

To σχήμα V από το προσχέδιο επιτρέπει την ασφαλή διέλευση πάνω στη δομή. Παρόλα αυτά, η διέλευση μπορεί να βελτιωθεί με την ενσωμάτωση μιας επίπεδης επιφάνειας για να περπατά κανείς πάνω αντί για το γραμμικό ελαστικό στοιχείο.

Πηγή εικόνων: Επίσημη ιστοσελίδα Gramazio & Kohler

98

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζικήΗπαραγωγή ομάδα τουστην ETHμαζική έχει κάνει εξατομίκευση ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός κατασκευάζοντας μια γέφυρα από σχοινί χτισμένη από μη επανδρωμένα αεροσκάφη που μπορεί να υποστηρίξει το βάρος ενός ενήλικου ανθρώπου καθώς περπατά πάνω σε αυτή. Εικόνα: Επίσημη ιστοσελίδα Gramazio & Kohler

99

κεφάλαιο 5

μαζική παραγωγή

100

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Εικόνα στην εισαγωγή της ενότητας: Nakagin Capsule Tower στο Τόκυο, Κisho Κurokawa. Πηγή Εικόνας: http://www.fubiz.net/2016/06/22/nakagin-capsule-tower-in-tokyo/ “Σε μια περίοδο που όλα γύρω μας αλλάζουν , όχι μόνο οι τρόποι παραγωγής , αλλά και οι τρόποι σκέψης , ο άνθρωπος τείνει να προσκολληθεί σε ορατά πράγματα που κληρονόμησε από τους παππούδες του . Δεν εγκαταλείπει εύκολα . Γι’ αυτό η προκατασκευή δεν είναι μια ξαφνική επανάσταση , αλλά μια αργή διαδικασία που αφαιρεί το ένα μετά το άλλο τα κατασκευαστικά μέλη από τα χέρια του εργάτη και θα τα τοποθετεί στη μαζική βιομηχανική παραγωγή .’

(Walter Gropius, σε συνέντευξη , τέλη της δεκαετίας του ’50 Η εξέλιξη της τεχνολογίας σαφώς επηρεάζει την αρχιτεκτονική. )

Για τους περισσοτέρους ανθρώπους η ιδέα για την μαζική παραγωγή στην αρχιτεκτονική ή στην τέχνη υπαινίσσει την εγκατάλειψη της αληθινής τέχνης, της καλής εργασίας (μαστοριάς), και της αξιοπρέπειας. Θεωρούνταν πως το αντικείμενο που φτιάχνεται στη γραμμή παραγωγής ενσωματώνει τον αυξανόμενο φόβο για την εποχή της μηχανής, οι οποίες αντικατέστησαν τη δουλεία που γινόταν με το χέρι. Αλλά ταυτόχρονα, όσο αναπόφευτος ήταν ο ερχομός της, έτσι ήταν και τα μέσα που μας παρείχε για την επινόηση νέων καινοτόμων ιδεών και συνθηκών. Η εισαγωγή της μηχανοποίησης στην κατασκευαστική εργασία θα οδηγούσε σε μια γενική αποδοχή των τυποποιημένων στοιχείων , ακόμα και ο σχεδιασμός των κατοικιών θα άλλαζε. Πολλοί αρχιτέκτονες τότε ανέπτυξαν ιδέες πάνω σε αυτές τις νέες δυνατότητες που έφερε η εποχή της μηχανής, για μαζικά παραγώμενα προκατασκευασμένα σπίτια, ως ένα τρόπο να φέρουν την αρχιτεκτονική στη μάζα και στους κοινούς ανθρώπους. Ο αρχιτεκτονικός τους ενθουσιασμός για την προκατασκευασμένη εστίαση ξεκίνησε το 1940, πιστεύοντας ότι μέσα στα επόμενα χρόνια όλα τα σπίτια θα δημιουργούνταν στη γραμμή παραγωγής και θα παραδίδονταν όπως τα αυτοκίνητα. Αυτό παρόλα αυτά ποτέ δεν επιτεύχθηκε και η εικόνα της αυτοκινητικής γραμμής παραγωγής στοίχωσε τους αρχιτέκτονες, τους χτίστες και εκείνους που ασχολήθηκαν με τη βιομηχανία για το περισσότερο του περασμένου αιώνα. `

101

Μαζική παραγωγή

5.1 Βιομηχανική Επανάσταση & Η. Ford H μαζική παραγωγή, η εφαρμογή αρχών της εξειδίκευσης, πτυξη.1 Μετά από τις σημαντικές βελτιώσεις στο σχεδιασμό ο καταμερισμός της εργασίας, καθώς και η τυποποίηση των της ατμομηχανή του Thomas Newcomen με τη μηχανή ατμού εξαρτημάτων για την κατασκευή των προϊόντων έχουν κατα- Watt το 1781, η οποία ήταν θεμελιώδους σημασίας για τις φέρει να πετύχουν υψηλά ποσοστά της παραγωγής σε χαμηλό αλλαγές που επέφερε η βιομηχανική επανάσταση στην τόσο κόστος μονάδας, με το κόστος να χαμηλώνει με την αύξηση στη Μεγάλη Βρετανία όσο και στον υπόλοιπο κόσμο. Από τη του όγκου. Οι μέθοδοι μαζικής παραγωγής βασίζονται σε στιγμή που η δύναμη των ανθρώπων, των ζώων, και του νεδύο γενικές αρχές: τη διαίρεση και την εξειδίκευση του αν- ρού μπορούσε να αντικατασταθεί με μια αξιόπιστη, χαμηλού θρώπινου δυναμικού και τη χρήση εργαλείων, μηχανημάτων κόστους πηγή κινητήριας ενέργειας, η Βιομηχανική Επανάκαθώς και άλλου εξοπλισμού, συνήθως αυτοματοποιημένου, σταση είχε σαφώς καθιερωθεί, και τα επόμενα 200 χρόνια στην παραγωγή των τυποποιημένων προϊόντων. Η αρχή του μαρτυρούν εφευρέσεις και καινοτομίες που παρόμοιες τους καταμερισμού της εργασίας και η επακόλουθη εξειδίκευση δε θα μπορούσε ποτέ κανείς να είχε φανταστεί. των δεξιοτήτων μπορεί να βρεθεί σε πολλές ανθρώπινες δρα- Έως τα μέσα του 19ου αιώνα οι γενικές έννοιες του καταμεριστηριότητες, ενώ υπάρχουν αρχεία της εφαρμογής της στην σμού της εργασίας, η κατασκευή με τη βοήθεια μηχανημάτων κατασκευή στην αρχαία Ελλάδα. Τα πρώτα αδιαμφισβήτητα και η συναρμολόγηση των τυποποιημένων εξαρτημάτων είχε παραδείγματα των εργασιών κατασκευής εμφανίστηκαν τον καλά εδραιωθεί. Μεγάλα εργοστάσια ήταν σε λειτουργία και 18ο αιώνα στην Αγγλία και σχεδιάστηκαν προσεκτικά για να στις δύο πλευρές του Ατλαντικού, και ορισμένες βιομηχανίες, μειώσουν το κόστος παραγωγής από εξειδικευμένο δυναμικό όπως η κλωστοϋφαντουργία και η χάλυβουργία, χρησιμοκαι με τη χρήση των μηχανών. ποιούσαν μεθόδους, μηχανήματα και εξοπλισμό που θα είναι Η εφεύρεση της ατμομηχανής και η τελειοποίησή της από τον αναγνωρίσιμοι ακόμα και στα τέλη του 20ου αιώνα. Η αύξηση James Watt, ήταν το κλειδί για την περαιτέρω ταχεία ανά- της παραγωγής επιταχύνθηκε από την ταχεία επέκταση των

O James Watt βελίωσε την ατμομηχανή του Thomas Newcomen (1712) με τον κινητήρα ατμού του Watt το 1781, το οποίο ήταν θεμελιώδους σημασίας για τις αλλαγές που επέφερε η βιομηχανική επανάσταση τόσο στην Μεγάλη Βρετανία όσο και τον υπόλοιπο κόσμο. Συνειδητοποίησε ότι τα σύγχρονα σχέδια του κινητήρα σπαταλούσαν πολλή ενέργεια αφού κατ 'επανάληψη ψύχαν και επαναθερμαίναν τον κυλίνδρο. Ο Watt εισήγαγε μια βελτίωση στον σχεδιασμό, τον χωριστό συμπυκνωτή, ο οποίος απέφευγε αυτή τη σπατάλη της ενέργειας και ριζικά βελτίωσε τη δύναμη, την αποδοτικότητα και σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας των ατμομηχανών. Τελικά, προσάρμοσε τον κινητήρα του να παράγει περιστροφική κίνηση, διευρύνοντας σημαντικά τη χρήση του.

1

102

Το Ford Model T είναι ένα αυτοκίνητο που παρήχθη από τη Ford Motor Company από τo 1908 έως το 1927. Θεωρείται το πρώτο οικονομικά προσιτό αυτοκίνητο, λόγω της αποδοτικής κατασκευής της Ford, συμπεριλαμβανομένου της γραμμής παραγωγής αντί των μεμονωμένων χειρονακτινών εργασιών.

3 Βιβλίο: Charles A. Beard, “Toward Civilization”, London, New York etc., Longmans, Green and Co., 1930.

4“ Mumford Lewis Mass-Production and the Modern House.”

Architectural Record, Ιανουάριος 1930.

5 Caneparo Luca, “Digital Fabrication in Architecture, Engineering and Construction”, Springer, London, 2014. (σελ. 17) 2

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

σιδηροδρομικών γραμμών, των φορτηγίδων, των πλοίων, και των οδικών μεταφορών. Οι νέες μεταφορικές εταιρείες, όχι μόνο επέτρεψαν στα εργοστάσια την απόκτηση πρώτων υλών και την αποστολή τελικών προϊόντων σε όλο και πιο μεγάλες αποστάσεις, αλλά δημιούργησε επίσης μια σημαντική ζήτηση για την παραγωγή των νέων βιομηχανιών. Σε αυτό το σημείο στη Βιομηχανική Επανάσταση, οι μέθοδοι, οι διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για την οργάνωση της ανθρώπινης εργασίας, ο σχεδιασμός, ο έλεγχος της ροής της εργασίας, και ο χειρισμός μυριάδων λεπτομερειών ήταν σε μεγάλο βαθμό ανεπίσημος και βασίστηκε σε ιστορικά προηγούμενα και δεδομένα. Μεγάλο μέρος της επτυχίας για την εισαγωγή των πρώιμων αυτών εννοιών μαζί σε μια συνεκτική μορφή, και τη δημιουργία της ολοκληρωμένης μαζικής λειτουργίας της παραγωγής, ανήκει στις ΗΠΑ και στον βιομήχανο Henry Ford και των συνεργατών του στη Ford Motor Company, όπου το 1913 ένας μεταφορέας κινούμενου ιμάντα χρησιμοποιήθηκε για τη συναρμολόγηση ενός ηλεκτρομαγνητικoύ σφονδύλου. H πρώτη κινούμενη γραμμή συναρμολόγησης έφερε την επανάσταση στις διαδικασίες παραγωγής με το Ford Model T.2 Αυτή η γραμμή συναρμολόγησης, στο πρώτο εργοστάσιο της Ford στο Highland Park, στο Michigan, έγινε το σημείο αναφοράς για τη μέθοδο μαζικής παραγωγής σε όλο τον κόσμο. Με αυτή τη συναρμολόγηση ο χρόνος μειώθηκε από δεκαοχτώ λεπτά το τεμάχιο σε πέντε λεπτά. Η προσέγγιση εφαρμόστηκε στη συνέχεια στο σώμα του αυτοκινήτου και στο συγκρότημα του κινητήρα. Ο σχεδιασμός αυτών των γραμμών παραγωγής ήταν ιδιαίτερα αναλυτικός και ζητούσε τη βέλτιστη κατανομή των καθηκόντων μεταξύ των σταθμών εργασίας, τη βέλτιστη ταχύτητα της γραμμής, το βέλτιστο ύψος εργασίας, και τον προσεκτικό συγχρονισμό των ταυτόχρονων εργασιών. Η επιτυχία της λειτουργίας της Ford οδήγησε στην υιοθέτηση

των αρχών της μαζικής παραγωγής από τη βιομηχανία στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη. Οι μέθοδοι αυτοί έκαναν σημαντική συνεισφορά στη αύξηση της κατασκευαστικής παραγωγικότητας που χαρακτηρίζει τον 20ο αιώνα και παρήγαγε αυξήσεις του υλικού πλούτου και τη βελτίωση του βιοτικού επιπέδου στις βιομηχανικές χώρες. Στις αρχικές γραμμές της Ford, τα εξαρτήματα και τα προϊόντα ήταν τυποποιημένα. Μόνο ένα μοντέλο αυτοκινήτου κατασκευάστηκε, και κάθε μονάδα ήταν ίδια με κάθε άλλη σε όλες τις πτυχές, συμπεριλαμβανομένου του χρώματος-μαύρο. Όταν το 1920 οι αγοραστές άρχισαν να εκτιμούν άλλους παράγοντες πέρα από την τιμή και το Μοdel T συνδέθηκε άμεσα με τις αρνητικές πτυχές της μαζικής παραγωγής, ως απαρχαιωμένο μοντέλο, με λίγη προσοχή στο σχεδιασμό και τις λεπτομέριες, καμία προσαρμοστικότητα ή πιθανότητα να εξατομικεύσεις το προϊόν. Όπως αναφέρει ο Harvey N. Davis στο “Spirit and Culture of the Machine”,3 η μαζική παραγωγή αύξησε την ποσότητα των χρήσιμων προϊόντων στο κόσμο, και μείωσε το κόστος τους. To 1925 o Henry Ford άρχισε να ερευνά αλλαγές στην στρατηγική απαραίτητη για να εισάγει νέα μοντέλα, εισάγωντας έτσι την ευέλικτη μαζική παραγωγή. Από το 1930 o Lewis Mumford 4 ανέλυσε τους παράγοντες που πιθανά οδήγησαν στην αποτυχία της μαζικής παραγωγής στον τομέα της κατοίκησης. Πρώτα από όλα η προκατασκευή αφόρουσε μόνο το κέλυφος και τη δομή, τα οποία δεν αποτελούν το βασικό κόστος μιας κατοικίας. Επίσης τα αγαθά όπως τα σπίτια δεν είναι συμβατά με την κύκλο αντικατάστασης των καταναλωτικών αγαθών. Ο Μumford ανέπτυξε μια θεωρία του που ονομάστηκε ‘model T dilemma” η οποία είναι η τάση της βιομηχανίας μαζικής παραγωγής να πετύχει πρώιμη τυποποίηση, διότι είναι δική τους ανάγκη για τις ειδικευμένες μηχανές και το στόχο τους να συνδέσουν τις αλυσίδες παραγωγής.5 103

Μαζική παραγωγή

5.2 Η Μαζική Παραγωγή Κατοικιών Η ιδέα της προκατασκευασμένης κατοικίας είναι ένα σημαντικό θέμα του 20ο αιώνα και του μοντέρνου κινηματος. Οι μοντερνιστές είδαν την ιδέα της προκατασκευής ώς ένα τρόπο να φέρουν την αρχιτεκτονική στη μάζα και όσον αφορά το επάγγελμα ένα τρόπο για να συμβαδίσει με τη βιομηχανοποιημένη κοινωνία, μια ευκαιρία να σχεδιάσουν κατοικίες που θα μπορούσαν να παραχθούν μαζικά στα εργαστάσια όπως το μοντέλο αυτοκινήτου της Ford. Μια σημαντική φιγούρα στην πρώιμη ιστορία των αρχιτεκτονικά σχεδιασμένων προκατασκευασμένων κατοικιών ηταν ο Γάλλος αρχιτέκτονας Le Corbusier καθώς επίσης ο ρόλος του ήταν καθοριστικός στο μοντέρνο κίνημα. Στο βιβλίο του «Towards a New Architecture», το 1923, μιλά για την ιδέα των μαζικά παραγώμενων κατοικιών. Το πιο διάσημο από αυτά είναι το Domino House (1914), που εικονογράφησε με τη χρήση ενός προοπτικού σχεδίου, πρόκειται για ένα κτίριο 3 πατωμάτων στηριζόμενων σε έξι κολώνες και συνδεδεμένων με μια σκάλα. Η ιδέα του ήταν να ότι αυτές οι μονάδες θα ήταν μαζικά παραγώμενες για να κατασκευαστούν οικονομικές ευέλικτες κατοικίες. Αυτό όμως δεν έδειχνε με μαζικά παραγώμενο σπίτι. Η ιδέα αναπτύχθηκε εκτενέστερα και μπορεί να την δει κανείς στο σχέδιο του Le Corbusier για την βίλα Citrohan (1920) όπου η εικόνα για το το μαζικά παραγώμενο σπίτι έρχεται στο επίκεντρο. Η προοπτική όψη δείχνει δυο εντελώς ίδιες μονοκατοικίες τοποθετημένες με διαφορετικό προσανατολισμό για να μας δείξει το ύψωμα στη τοποθεσία. Το όνομα είναι εξίσου ένα λογοπαίγνιο της Citroen την αγορά αυτοκινήτου φαινομενικώς δείχνοντας ότι η κατοικία δεν είναι μόνο τυποποιημένη άλλα και μαζικά παραγώμενη σε ένα εργοστάσιο. Είναι αμφισβητούμενο πως ο Le Corbusier είχε προσπαθήσει να παράγoνται οι κατοικίες στο εργοστάσιο αλλά αυτό δε πρόκειται για κατι παραπάνω από ένα σχολίο στην βιομηχανοποί104

Perspective view of the Dom-ino system, 1914. Image from Le Corbusier & Pierre Jeanneret, OEuvre Complète Volume 1, 1910–1929, Les Editions d’Architecture Artemis, Zürich, 1964

Προοπτική άποψη του Citrohan Maison 1920. Image fromLe Corbusier, “Towards A New Architecture”, Dover Publications, London, 1985.

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

ηση της κατασκευαστικής διαδικασίας. Αυτά τα πρώιμα σχέδια έγιναν προτότυπα στις βίλες του Le Corbusier το ‘20 και το ‘30 όπως η βίλα La Roche, η βίλα Cook και η βίλα Savoye. Η επιρροή τους μπορεί ακόμα να γίνει φανερή στο διάσημο Unite d’ Habitation (1952). Tα έργα του Le Corbusier για τις κατοικίες μαζικής παραγωγής αποτέλεσαν τη βάση για το μοντερνισμό. Παρόλα αυτά όμως ο αρχικός σκοπός για την παραγωγή ατομικών και οικονομικών κατοικιών για την εργαζόμενη τάξη παραμελήθηκε και ξεχάστηκε. Αρκετοί αρχιτέκτονες ακόμα πειραματήστηκαν αργότερα με την ιδέα των προκατασκευασμένων κατοικιών. Κάποια από τα πιο αξιοπρόσεχτα παραδείγματα αποτελεί το «Package House» (1942) του Walter Gropius , ιδρυτή της σχολής του Bauhaus και πρωταγωνιστή στο μοντέρνο κίνημα, και του “The Packaged House System”, Konrad Wachsmann y Walter Gropius, General Panel Corporation, New York, 1942. (Πηγή: http://www.

Konrads Wachsmann όπως το περιέγραψε ο Gilbert Herbets harvardartmuseums.org/art/177333). to 1984 στο βιβλίο «The dream of the Factory-Made House».

To βιβλίο περιγράφει πως το σύστημα απέτυχε εντελώς εξαιτίας της αναζήτησης του αρχιτέκτονα για ένα εντελώς αφηρημένο σύστημα. Ο Washmann ενδιαφερόταν περισσότερο για την ανάπτυξη του συστήματος του παρά για τον αρχικό σκοπό της ελάφρυνσης της κρίσης των κατοικιων που αντιμετώπιζαν εκείνη την εποχή. Ένα άλλο σημαντικό πείραμα ήταν αυτό του Richard Buckminster Fuller, το «Dymaxion House», σχεδιάστηκε το 1927, και ήταν έτοιμο για παραγωγή το 1952, καθώς και το Dymaxion House:Σχεδιασμένο στα τέλη της δεκαετίας του 1920, αλλά «The Wichita House» που ήταν ένα αποτελεσματικά μηχαστην πραγματικότητα χτίστηκε το 1944, το Dymaxion House ήταν η λύση νικό σπίτι σχεδιασμένo σαν να ήταν αεροπλάνo. Χτίστηκε με του Fuller στην ανάγκη για ένα μαζικής παραγωγής, οικονομικά προσιτό, ελεγχόμενη θέρμανση, κυκλοφορία του αέρα, μηχανολογικά εύκολα μεταφερόμενο και περιβαλλοντικά αποδοτικό σπίτι. Η λέξη «Dy- και υπηρεσίες ύδρευσης. Οι κατοικίες αυτές θα ήταν παραmaxion" επινοήθηκε από τον συνδυασμό τμημάτων από τρεις από τις λέξεις: DY (dynamic), MAX (maximun), και ΙΟΝ (tension). πηγή: http:// γόμενες στο εργοστάσιο, εύκολα συναρμολογούμενες και θα www.archdaily.com/401528/ad-classics-the-dymaxion-house-buck- κατασκευάζονταν σε εργοστάσια αεροπλάνων μετά από τον minster-fuller) πόλεμο. Όμως κάτι τέτοιο δεν έγινε ποτέ πραγματικότητα.

105

Μαζική παραγωγή

Η ιδέα της μαζικά παραγόμενης προκατασκευασμένης κατοικίας ήταν ένα επαναλαμβανόμενο θέμα στα γραπτά του Frank Lloyd Wright στα οποία περιέγραψε την ιδέα του «Assembled House», φτιαγμένο από τυποποιημένων διαστάσεων δωμάτια. Οι πελάτες θα αγόραζαν τον μικρότερο δυνατό βασικό συνδιασμό των μονάδων- δωματίων με ένα μπάνιο, κουζίνα και κρεβατοκάμαρα και θα μπορούσαν στη συνέχεια να πρσθέσουν επιπλέον δωμάτια όταν χρειαζόταν. Αυτό θα επέτρεπε διαφορετικές δυνατότητες των μονάδων να ταιριάζουν στις απαιτήσεις των πελατών. Ακόμα σχεδίασε διάφορες προκατασκευασμένες τυπολογίες το 1937 στο Λος Άντζελες αλλά δεν κατάφερε να βρει αρμόδιους υποστηρικτές. Αυτές οι ιδέες ήταν στα τελευταία του σχέδια για τις Usonian κατοικίες, οι οποί-

ες σχεδιάστηκαν ως πιο οικονομικές για να τις αποκτήσει ο συνηθισμένος κόσμος. Παρόλο που δεν ήταν τυποποιημένες ή μαζικά παραγώμενες ήταν σχεδιασμένες χρησιμοποιώντας ένα σύστημα με ελεγχόμενη κάτοψη και κάθετο κάναβο, Ήταν επίσης σχεδιασμένες να προσαρμόζονται σε τυποποιημένες σειρές τούβλων και μεγέθη ξυλείας, χρησιμοποιώντας απλοποιημένες κατασκευαστικές λεπτομέρειες και δομή. Αυτού του είδος η συστηματική παραγωγή είναι τι μπορεί κανείς να συνδέσει με τη διαδικασία παραγωγής. Στο δεύτερο μισό του αιώνα αυτές οι ιδέες της μαζικής παραγωγής είχαν επίσης σημαντική επιρροή στην αρχιτεκτονική με πολλαπλά παραδείγματα από αρχιτεκτονικά σχεδιασμένα σπίτια που μπορούσαν να παραχθούν μαζικά ή ενσωματώναν ιδέες για μαζική πα-

εικόνα κάτω: Plug- In City, το έργο προτείνει μια υποθετική φαντασίωση της πόλης, που περιέχει αρθρωτές οικιστικές μονάδες που εισέρχονται "plug in" σε μια κεντρική υποθετική μέγα- μηχανή. Το Plug-in City στην πραγματικότητα δεν είναι μια πόλη, αλλά ένα διαρκώς εξελισσόμενος γίγαντας που ενσωματώνει κατοικίες, μεταφορές και άλλες βασικές υπηρεσίες - όλα κινητά από το γίγαντα γερανούς. (Gili Merin. «AD Classics: The Plug-In City / Peter Cook, Archigram « 10 Jul 2013. ArchDaily. http://www.archdaily.com/399329/ad-classics-the-plug-in-city-peter-cook-archigram/)

106

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

ραγωγή. Ένα διάσημο παράδειγμα αυτής της περίπτωησς ήταν το «Eames House», σχεδιασμένο από τον Charles Eames to 1949. O μεταλλικός σχελετός του φτίαχτηκε από τυποποιημένα ατσάλινα πλαίσια από κατασκευαστικούς καταλόγους, τυποποιημένα εξαρτήματα και υλικά. Ήταν να γίνει ένα σπίτι σε καταλογο εξαρτημάτων που θα ήταν φθηνό και εύκολο να καγτασκευαστεί γρήγορα. Η κατοικία αυτή όπως πολλές στη συγκεκριμένη εποχή παρέμειναν ακριβώς έτσι ως ιδέες που ποτέ δεν υλοποιηθήκαν. Περισσοτερος πειραματισμός με τις προκατασκευασμένες μονάδες συνέβει τη δεκαετία του ‘60 με το έργο των Archigram και το σχεδιαμό τους για τις μαζικά παραγώμενες κατοικίες που τις περιέγραψαν ως κάψουλες ή τσόφλια. Οραματίστηκαν μια δυναμική, ευέλικτη εναλλακτική

για τη μονάδα κατοικίας. Στο σχεδιασμό τους για την «Plug- In city» εικονίζουν μια θεότρατη υπερδομή που σπλώνεται σε 44 μέτρα έκταση, στην οποία χιλιάδες κάψουλες εισέρχονται σε μια υποδοχή ενός από τους πύργους, που είναι σε σχήμα φουγάρου, και ύψος 100 ορόφων. Την ίδια περίοδο στην Ιαπωνία ο Kisho Kurokawa μέλος του μεταβολιστικού κινήματος εργαζόταν σε παρόμοιες ιδέες με το σχέδιο του για το πράγματοποιημένο Nagakin Capsule Tower στο Τόκυο. Οι κάψουλές του εισέρχονταν σε έναν μπετονένιο πυρήνα δημιουργώντας ένα πύργο πολυκατοικίας. “Ο πύργος βασίστηκε στην ιδέα της μαζικής αναπαραγωγιμότητας—η ιδέα ότι οι κάψουλες μπορούν να παραχθούν μαζικά σε ένα εργοστάσιο” σχολίασε ο Νoritaka Minami.1

Το πρώτο σχέδιο του σπιτιού των Eames, γνωστό ως Bridge House, σχεδιάστηκε το 1945 από τον Charles Eames και Eero Saarinen. Ο σχεδιασμός χρησιμοποιεί προκατασκευασμένα υλικά που θα μπορούσαν να παραγγελθούν από καταλόγους, στη συνέχιση της ιδέας της μαζικής παραγωγής. Τα μέρη παραγγέλθηκαν και ο σχεδιασμός Bridge House δημοσιεύθηκε στο Δεκέμβριο του 1945 στο τεύχος του περιοδικού, αλλά λόγω έλλειψης με γνώμονα τον πόλεμο, ο χάλυβας δεν έφτασε μέχρι τα τέλη του 1948. Πηγή: http://eamesfoundation.org/house/history/

Nagakin Capsule Tower πηγή:http://www.archdaily.com/110745/ad-classics-nakagin-capsule-tower-kisho-kurokawa

1

Νoritaka Minami: 1972. Nakagin Capsule Tower. Kehrer Verlag, Heidelberg und Berlin 2015.

107

Μαζική παραγωγή

5.2.1 Η προσέγγιση των Archigram Όλες οι τυπολογίες κατοικιών που περιγράφθηκαν παραπάνω είναι γνωστά παραδείγματα των μαζικά προκατασκευασμένων σπιτιών στην ιστορία της αρχιτεκτονικής. Όμως έναι πράγμα που έχουν κοινό έιναι ότι, υπό τον όρο ότι δημιουργούνε κατοικίες ως βιομηχανικά προϊόντα για τους κοινούς ανθρώπους, είχαν απλά ξεκινήσει ή παρέμειναν εφάπαξ απλά πρότζεκτ. Οι Archigram εξέφρασαν αυτή την ταραχή σε ένα κολάζ που δημοσίευσαν στο Archigram 3 (1963) αφιερωμένο στην επεκτασιμότητα, (expendability), όπου εξερεύνησαν το κενό μεταξύ της ιδέας και της εικόνας στις προκατασκευασμένης κατοικίας και εκφράζει αυτή την ανησυχία. Απεικονίστηκε η κατοικία του Buckminster Fuller, το Dymaxion house, και άλλα αρχιτεκτονικά παραδείγματα που γίνανε κολάζ με συνηθισμένες προκατασκευασμένες τυπολογίες. ‘Υπάρχει ένα χάσμα μεταξύ της ιδέας και της εικόνας’, λέει η λεζάντα, ‘μερικά πράγματα γεφυρώνουν το χάσμα (εικόνες αρχιτεκτονικά σεβαστά παραδείγματα όπως το Dymaxion House), και μερικά πράγματα όχι (διαγράμματα σχεδίων από τροχόσπιτα και μια σελίδα από ένα κατάλογο για αποθήκες κήπων). Οι εικόνες προτίνανε πως τα συνηθισμένα παραδείγματα προκατασκευασμένων κατοικιών ,που απέτυχαν στους αρχιτεκτονικούς όρους, έχουν σημειώσει επιτυχία εκεί που η αρχιτεκτονική απέτυχε.

108

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

IT’S ALL THE SAME THESE ALL THESE …

(1) ABSTRACTA SYSTEM DOMES, (2) … DYMAXION CAR, (3) LCC TEMPORARY HOUSE, (4) PLASTIC TELEPHONE EXCH., (5) WICHITA HOUSE, (6) PANEL FOR LAB. BUILDING IN PLASTIC FOR THE ANTARCTIC SURVEY; AND THE DISPOSABLE PACKS OF FOOD, RAZOR BLADES, ETC.; ALL SHARE THE DISTINCTION OF a, BEING SERIOUS ATTEMPTS AT DIRECT DESIGN FOR OBVIOUSLY LIMITED LIFE-SPAN OBJECTS; AND b, HAVING ACTUALLY SUCCEEDED IN BEING PRODUCED AS SUCH. THEY ARE, BY THEIR VERY EXISTENCE, AN ENCOURAGEMENT TO DESIGNERS WHO HAVE TO FOLLOW ON TO PRODUCE THESE SORT OF THINGS IN QUANTITY. ALSO, THE CONNECTION IS MUCH GREATER BETWEEN THE TRULY DESIGNED EXPENDABLE BUILDING AND THE PACKAGE, THAN BETWEEN IT AND THE 20 YEAR LIFE-SPAN HOUSE WITH THE 80 YEAR LIFE-SPAN LOOK. This is the significant sameness of all these. 3D printing is without said a step into the future of adapting without human hands, however this is the first time it’s been used in large beneficial scale – a home. http://archigram.westminster.ac.uk/project.php?id=98 109

κεφάλαιο 6

μαζική εξατομίκευση

110

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Έχοντας διανύσει τη περίοδο της μαζικής παραγωγής, κατά την οποία τα κατσκευαστικά μέλη αφαιρούνται από τα χέρια του εργάτη και τοποθετούνται στη μαζική βιομηχανική παραγωγή, στην οποία όμως πλέον ο χρήστης-καταναλωτής έχει αρχίσει να παίζει σημαντικό ρόλο στο στάδιο της παραγωγής. Η παγκόσμια βιομηχανία παραγωγής άρχισε με τη μαζική παραγωγή όπως είδαμε, η οποία επικεντρώνεται στην παραγωγή τυποποιημένων προϊόντων για τη μάζα (mass production). Η μαζική παραγωγή ήρθε και έκανε τα πράγματα οικονομικά εφικτά, αλλά σε ένα κόστος που αφορούσε την ομοιότητα, πως όλα ταιριάζουν σε όλους. Η τεχνολογία είναι αυτή που πλέον μας επιτρέπει να το έχουμε και τους δύο τρόπους. Συγκεκριμένα, αρχίζουμε να αποκτούμε αντικείμενα πιο προσαρμοσμένα στις ανάγκες και τις επιθυμίες μας στην τιμή μαζικής παραγωγής, και αυτό γιατί διανύουμε την περίοδο της μαζικής εξατομίκευσης. Oι καταναλωτές κατά τον 20ο αιώνα αρχίσαν να αλλάζουν τρόπο σκέψης, καθώς οι εμπορικοί τομείς -όπως το εμπόριο, οι υπηρεσίες, η τεχνολογία, η κατασκευή και η βιομηχανοποίηση- άρχισαν να παίρνουν την άποψη των καταναλωτών πολύ σοβαρά . Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι πελάτες εξελίσσονται , και οι απαιτήσεις άρχισαν να ποικίλουν από πελάτη σε πελάτη. Έτσι η έννοια της μαζικής εξατομίκευσης (mass customization) σιγά σιγά κυριαρχεί στη βιομηχανική παραγωγή.

Εικόνα στην εισαγωγή της ενότητας: Ένα φοιτητικό πρότζεκτ της όμαδας του Mario Carpo από τους Esteban Castro Chacon, Marcin Komar, Aikaterini Papadimitriou, Yilin Yao. Η έρευνα αφορά ρομποτικά συστήματα από ίνες άνθρακα. Πηγή Εικόνας: http://www.metropolismag.com/Point-of-View/August2015/Q-A-Mario-Carpo-on-Architectures-Digital-Past-and-Present/ 111

Μαζική Εξατομίκευση

6.1 Elemental - Alejandro Aravena Το έργο του Alejandro Aravena ‘Elemental’ είναι ένα πρότζεκτ που που αν και το δεν αφορά την μαζική εξατομίκευση, αντιπροσωπεύει την νέα αυτή εποχή της εξατομίκευσης, καθώς και της ανάγκης για γρήγορες λύσεις στέγασης. Με τη πρώτη του εφαρμογή το 2004 με το όνομα Quinta Monroy, πρόκειται για ένα έργο κοινωνικής στέγασης στο κέντρο της Iquique, στη Χιλή. Το 2016 ο Alejandro Aravena κατέκτησε το βραβείο Pritzker καθώς και το υπήρξε ο διευθυντής της Biennale Αρχιτεκτονικής στη Βενετία. Ίδρυσε το Elemental το 2001 στη γενέτειρά του, με στόχο την άμεση άμβλυνση των κοινωνικών στερήσεων. Υπογραμμίζοντας την αφοσίωσή του για τη βελτίωση του αστικού περιβάλλοντος και την αντιμετώπιση της παγκόσμιας κρίσης σχετικά με τη στέγαση, η κριτική επιτροπή του βραβείου Pritzker εξήρε τον τρόπο με τον οποίο ο αρχιτέκτονας της Χιλής έχει «ανέβει στις απαιτήσεις της άσκησης της αρχιτεκτονικής ως καλλιτεχνικό εγχείρημα, καθώς και την ικανοποίηση των σημερινών κοινωνικών και οικονομικών προκλήσεων». Στο Quinta Monroy 100 οικογένειες επαναστεγάστηκαν με τη βοήθεια της αρχιτεκτονικής πρακτικής των Elemental. Ο διαθέσιμος προϋπολογισμός ήταν 7.500$ ανά σπίτι, συμπεριλαμβανομένου του κόστους της γης. Πρόκειται για ένα ποσό που θα καταβαλλόταν για 30 τετραγωνικά μέτρα χώρου διαμονής. Το Elemental αποφάσισε να δαπανήσει τα χρήματα σε κάτι που ονομάστηκε ως ‘μισό καλό σπίτι’ παρά μια ολόκληρη κακή κατοικία, το οποίο σήμαινε παρέχοντας μια δομή με τα βασικά ενός καταφύγιου και τα βασικά της υγιεινής, οι κάτοικοι θα μπορούσαν στη συνέχεια να την επεκτείνουν, χρησιμοποιώντας το δικό τους εργατικό δυναμικό και δεξιότητες. Κάθε μονάδα περιλαμβάνει δύο σπίτια που θα ολοκληρωθούν και θα εξατομικευθούν από τον ιδιοκτήτη. Με τη πρόταση αυτή παρέχεται στις οικογένειες το «μισό σπίτι» που θα ήταν δύ112

σκολο για αυτούς να χτίσουν μόνοι τους για τον εαυτό τους και τους δώθηκε χώρος για να «ολοκληρώσουν το σπίτι» αργότερα. Ο Alejandro Aravena ισχυρίστηκε πως με την οριοθέτηση του κενού της κάθε κατοικίας για το τι θα συμβεί με την επέκταση της, όχι μόνο να κατέστει η διαδικασία δομικά ασφαλή και οικονομική για τις οικογένειες, αλλά και προβλέφθηκε το μέλλον της ποιότητας της γειτονιάς μετά την αυτο-κατασκευή. Αυτό είναι σημαντικό από την άποψη της αξίας των ακινήτων με την πάροδο του χρόνου. Έτσι εντοπίσαν ένα σύνολο συνθηκών σχεδιασμού που επιτρέπουν μια μονάδα να αυξήσει την αξία της με την πάροδο του χρόνου, και αν συμβεί αυτό, η στέγαση μπορεί να εκληφθεί ως επένδυση και όχι ως μια απλή κοινωνική δαπάνη. Έτσι, οι απλοί κύβοι από σκυρόδεμα προσαυξήθηκαν με το γέμισμα από πολλά χρώματα, υλικά και είδη παραθύρων που όλα αυτά αντανακλούν τις διαφορετικές δεξιότητες και διαφορετικές διαθέσεις των κατοίκων τους μέσα. Η κριτική επιτροπή του βραβείου είπε για το νικητή: «Παρέχοντας τις βασικές υπηρεσίες κοινής ωφελείας και υποδομές επιτρέπει στο χρήστη να προσαρμόσει τις μη-τεχνικές πτυχές του σπιτιού, το οποίο παρέχει ένα αίσθημα ιδιοκτησίας και τη δυνατότητα της επέκτασης και της ευελιξίας - επιτρέποντας στο σπίτι να μεγαλώνει ανάλογα με τις ανάγκες και τους πόρους της οικογένειας. Τέλος, το γεγονός ότι ο σχεδιασμός μπορεί να αντιγραφθεί και σε άλλες μεγάλες πόλεις, ενώ ταυτόχρονα είναι ένα παράδειγμα μεγάλης αρχιτεκτονικής με μια ενδιαφέρουσα μορφή, είναι κάτι πολύ μοναδικό». Μια σειρά από παρόμοιες εξελίξεις είναι το Monterrey Housing στο Μεξικό το 2010, και το έργο Villa Verde Housing στην παραθαλάσσια περιοχή της πόλης Constitución της Χιλής το 2013.

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Elemental - Alejandro Aravena, Alfonso Montero, Tomás Cortese, Emilio de la Cerda (2013) To Elemental , με τη πρώτη του ονομασία το 2004 ως Quinta Monroy, πρόκειται για ένα έργο κοινωνικής στέγασης στο κέντρο της Iquique, στη Χιλή. Η περιοχή είχε παράνομα καταληφθεί από 97 οικογένειες από το 1960, που θα φιλοξενηθεί στον ίδιο χώρο 5.000 τετραγωνικών μέτρων. Κάθε μία από αυτές τις δομές που μοιάζει με κουτί εναλλάσσονται με έναν άδειο χώρο, ακριβώς στο ίδιο μέγεθος. Σε αυτό το κενό η οικογένεια θα μπορούσε να επεκτείνει το δικό τους σπίτι, και να διαμορφώσει το χώροο όπως επιθυμεί. πηγή: http://www.archdaily.com/10775/quinta-monroy-elemental, http://www.architectmagazine.com/project-gallery/quinta-monroy-housing_o

113

Μαζική Εξατομίκευση

Τα σχέδια, συμπεριλαμβανομένων των κατόψεων, τομών, όψεων, και των λεπτομερειών της Quinta Monroy, του Lo Barnechea, και του Monterrey και της Villa Verde, είναι διαθέσιμα από το site του ELEMENTAL. Επιπλέον, η εταιρεία έχει δημιουργήσει μια σύντομη περίληψη των αρχών που θεμελιώνουν αυτά τα πρότζεκτ. Εικόνα δίπλα: Σχέδια κατόψεων, τομών και όψεων των κατοικιών Quinta Monroy.

114

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

6.2 Η έννοια της Μαζικής Εξατομίκευσης Ως τεχνολογική δυναντότητα η μαζική εξατομίκευση προβλέθηκε από τον Alvin Toffer1 το 1970 στο Future Shock και περιγράφθηκε από τον Stan Davis2 το 1987. Η έννοια της μαζικής εξατομίκευσης αποδίδεται στον Stan Davis2, στο Future Perfect, ενώ ορίστηκε από τους Tseng & Jiao (2001, σελ. 685)3 ως «η παραγωγή αγαθών και υπηρεσιών για την κάλυψη των αναγκών κάθε πελάτη με την αποτελεσματικότητα της παραγωγής κοντά στη μάζα». Οι Kaplan & Haenlein4 (2006) συμφώνησαν, χαρακτηρίζοντάς την «μια στρατηγική που δημιουργεί αξία από κάποια μορφή αλληλεπίδρασης της εταιρείας με τον πελάτη στο στάδιο της κατασκευής και της συναρμολόγησης στο εργασιακό επίπεδο για τη δημιουργία εξατομικευμένων προϊόντων με το κόστος παραγωγής και τη νομισματική αξία παρόμοια με τα μαζικά παραγόμενα προϊόντα». Ομοίως, ο McCarthy5 (2004, σελ. 348) τονίζει ότι η μαζική εξατομίκευση περιλαμβάνει την εξισορρόπηση των οδηγών επιχειρησιακών προγραμμάτων, ορίζοντας την ως «την ικανότητα να παράγει ένα σχετικά υψηλό όγκο των επιλογών ενός προϊόντος για μια σχετικά μεγάλη αγορά (ή τη συλλογή των εξειδικευμένων αγορών) που απαιτεί την προσαρμογή, χωρίς συμβιβασμούς στο κόστος, την παράδοση και την ποιότητα». Πρόκειται για τη χρήση ευέλικτων συστημάτων παραγωγής με

τη βοήθεια του υπολογιστή για να παράγουν προσαρμοσμένα αποτελέσματα εξόδου. Τα συστήματα αυτά συνδυάζουν το χαμηλό κόστος ανά μονάδα μάζας παραγωγικών διαδικασιών με την ευελιξία της ατομικής προσαρμογής. Στο επίκεντρό της είναι μια τεράστια αύξηση στη ποικιλία και στην προσαρμογή χωρίς αντίστοιχη αύξηση του κόστους. Στη χειρότερη περίπτωση, είναι η μαζική παραγωγή σε ξεχωριστά εξατομικευμένα προϊόντα και υπηρεσίες ενώ στην καλύτερη περίπτωση, θα προσφέρει στρατηγικό πλεονέκτημα και οικονομική αξία. Πολλές εφαρμογές της μαζικής εξατομίκευσης είναι λειτουργικές σήμερα, όπως το λογισμικό που βασίζεται σε ρυθμιστές (configurators)6 του προϊόντος που καθιστούν δυνατό να προστεθεί και / ή να αλλάξει τις λειτουργίες του πυρήνα του προϊόντος ή να αναπτύξει πλήρως προσαρμοσμένο περίβλημα από το μηδέν. Αυτός ο βαθμός της μαζικής εξατομίκευσης, όμως, έχει δει μόνο περιορισμένη αποδοχή. Οι εταιρείες που έχουν επιτυχημένα επιχειρηματικά μοντέλα μαζικής εξατομίκευσης τείνουν να παρέχουν αμιγώς ηλεκτρονικά προϊόντα. Ωστόσο, αυτά δεν είναι «μαζικής εξατομίκευσης» στην αρχική έννοια, δεδομένου ότι δεν προσφέρουν μια εναλλακτική λύση για τη μαζική παραγωγή των υλικών αγαθών.

1 Alvin Toffler (4, Οκτωβρίου 1928 - 27, Ιουνίου του 2016) ήταν ένας Αμερικανός συγγραφέας και μελλοντολόγος, γνωστός για τα έργα του τη συζήτηση των σύγχρονων τεχνολογιών, συμπεριλαμβανομένης της ψηφιακής επανάστασης και την επανάσταση της επικοινωνίας, με έμφαση στις επιπτώσεις τους για τους πολιτισμούς σε όλο τον κόσμο.

2 Stan Davis : είναι ένας οραματιστής επιχειρήσεων στοχαστής, έχει βάση τη Βοστώνη και δίδαξε στο Business School στο Πανεπιστήμιο του Harvard για περίπου μια δεκαετία.

3 M.M. Tseng, J. Jiao (2001) "Mass Customization, in: Handbook of Industrial Engineering", Technology and Operation Management (3rd ed.). New York, NY: Wiley 4 Άρθρο του Andreas M. Kaplan και Michael Haenlein, “Toward a Parsimonious Definition of Traditional and Electronic Mass Customization”, 2006.

6 Configurators, επίσης γνωστοί ως πλακέτες επιλογής, συστήματα σχεδιασμού, εργαλείων, ή πλατφόρμες κοινού σχεδιασμού, είναι υπεύθυνοι για την καθοδήγηση του χρήστη μέσα από τη διαδικασία διαμόρφωσης. Οι διάφορες παραλλαγές εκπροσωπούνται, οπτικοποιούνται, αξιολογούνται και τιμολογούνται. Ενώ ο όρος «διαμορφωτή» ή «σύστημα ρύθμισης» αναγράφεται συχνά στη λογοτεχνία, χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον σε μια τεχνική έννοια για την αντιμετώπιση ενός εργαλείου λογισμικού. Η επιτυχία ενός τέτοιου συστήματος αλληλεπίδρασης, ωστόσο, σε καμία περίπτωση δεν προσδιορίζεται μόνο από τις τεχνολογικές δυνατότητές, αλλά και από την ένταξή της στο όλο περιβάλλον πώλησης. (Franke & Piller (2003)).

5 McCarthy, I.P. (2004). "Special issue editorial: the what, why and how of mass customization". Production Planning & Control.

115

Μαζική Εξατομίκευση

6.3 Οι τέσσερις τύποι Μαζικής Εξατομίκευσης Στο βιβλίο “Mass Customization: The New Frontier in Business Competition”, ο B. Joseph Pine II1 περιγραφεί τέσσερις τύπους μαζικής εξατομίκευσης collaborative, adaptive, transparent and cosmetic customization. Αυτοί οι 4 τύποι μπορούν να τοποθετηθούν σε δύο σειρές βασιζόμενες στο ποσοστό της εξατομίκευσης και το βαθμό στον οποίο εμπορεύεται το προιόν που προσαρμόζεται: Collaborative customization (επίσης θεωρείται συν-δημιουργία) - Οι επιχειρήσεις μιλούν σε μεμονωμένους πελάτες για να προσδιοριστεί το ακριβές προσφερόμενο προϊόν που εξυπηρετεί καλύτερα τις ανάγκες του πελάτη. Αυτή η πληροφορία στη συνέχεια χρησιμοποιείται για να καθορίσει και την κατασκευή ενός προϊόντος που ταιριάζει το συγκεκριμένο πελάτη. (converse, shapeways ).

Adaptive customization - Οι επιχειρήσεις παράγουν ένα τυποποιημένο προϊόν, αλλά το προϊόν αυτό είναι προσαρμόσιμο στα χέρια του τελικού χρήστη (οι πελάτες μεταβάλλουν οι ίδιοι το προϊόν). Παράδειγμα:. Lutron φώτα, τα οποία μπορούν να προγραμματιστούν έτσι ώστε οι πελάτες μπορούν να προσαρμόσουν εύκολα το αισθητικό αποτέλεσμα.

Transparent customization - Οι επιχειρήσεις παρέχουν μεμονωμένους πελάτες με μοναδικά προϊόντα, χωρίς σαφώς λέγοντάς τους ότι τα προϊόντα είναι προσαρμοσμένα. Σε αυτή την περίπτωση υπάρχει ανάγκη να εκτιμήσει με ακρίβεια τις ανάγκες των πελατών. Παράδειγμα: το Google AdWords και AdSense.

Cosmetic customization - Οι επιχειρήσεις παράγουν ένα τυποποιημένο φυσικό προϊόν, αλλά προωθώντας το σε διαφορετικούς πελάτες με μοναδικούς τρόπους, για παράδειγμα: αναψυκτικα που σερβίρεται σε κουτάκι, 1.25L μπουκάλι, 2L μπουκάλι. Στην περίπτωση της adaptive customization, το προϊόν των 116

Τύποι εξατομίκευσης σύμφωνα με τον Pike II: προσαρμοσμένα τυποποιημένα

μη εμπορεύσιμα transparent adaptive

εμπορεύσιμα collaborative cosmetic

H NIKEiD είναι μια υπηρεσία που παρέχεται από τη Nike επιτρέποντας στους πελάτες να εξατομικεύουν και να σχεδιάζουν το δικό τους εμπόρευμα Nike. Πηγή: https://en.wikipedia.org/wiki/NikeID

B. Joseph Pine (born 1958) is an American author.

Pine II, J. (1992). Mass Customization: The New Frontier in Business Competition. Boston, Mass.: Harvard Business School.

1

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Η Shapeway είναι μια ολλανδική εταιρεία εκτύπωσης, αγοράς και την υπηρεσιών 3D εκτύπωσης, με έδρα τη Νέα Υόρκη. Οι χρήστες σχεδιάζουν και να ανεβάζουν τα 3D εκτυπώσιμα αρχεία, και η Shapeways εκτυπώνει τα αντικείμενα τους. Η εφαρμογή της, καθοδηγεί μέσα από μια διαδικασία σάρωσης του αυτιού και του προσώπου με βάση μια φωτογραφία του χρήστη για να ρυθμίσει τα ακουστικά ώστε να καλύψουν ακριβώς το σχήμα των αυτιών του. Αυτή είναι μια 3D εφαρμογή εκτύπωσης που έχει σχεδιαστεί για να κάνουν λειτουργικά προϊόντα ένα σημαντικό βήμα προς την 3D εκτύπωση στην εξουσία εξατομικευμένων προϊόντων. (https:// www.shapeways.com/blog/archives/tag/mass-customization/

κατασκευαστών είναι τυποποιημένο, αλλά μπορεί να προσαρμοστεί από τους πελάτες. Ένα παράδειγμα θα μπορούσε να είναι μια τυπική καρέκλα γραφείου, η οποία μπορεί να ρυθμιστεί για να φιλοξενήσει ανθρώπους που ποικίλουν στο μέγεθος προραρμόζοντας κάποιους μοχλούς . Εδώ υπάρχει υψηλός βαθμός εξατομίκευσης και το προϊόν δεν εμπορεύεται όσο εξατομικεύεται. Εάν ένα τυποποιημένο προϊόν εμπορεύεται καθώς εξατομικεύεται σε ένα συγκεκριμένο κοινό, αυτή ονομάζεται cosmetic customization. Για παράδειγμα, τα σπόρ οχήματα εμπορεύονται σε πιο αστικές περιοχές για τις δυνατότητες που έχουν στη πορεία τους εκτός δρόμου ενώ στα προάστια για την ασφάλεια που παρέχουν. Το αντίθετο της cosmetic εξατομίκευσης έιναι η transparent εξατομίκευση. Εδώ, ένα προσαρμοσμένο προϊόν εμπορεύεται ως εξατομικευμένο. Αυτό είναι πολύ συχνό στην βιομηχανία του φαγητού. Για παράδειγμα, ένα αναψυκτικό Fanta, έχει διαφορετικό χρώμα και γευσή σε διαφορετικές χώρες, αλλά έχει το ίδιο όνομα παντού. Στην collaborative customization υπάρχει ένας διάλογος ανάμεσα στον παραγωγό και τον καταναλωτή για να αποφασίσουν τις ακριβής ανάγκες. Αυτές οι πληροφορίες τότε χρησιμοποιούνται για να παράγουν ένα προϊόν ειδικά για εκείνον τον πελάτη. Η βιομηχανία των αυτοκινήτων χειρίζεται αυτή τη βάση, ο πελάτης διαλέγει ένα μοντέλο, χρώμα κτλ και οι πληροφορίες στέλνονται στο εργοστάσιο, όπου το επιλεγμένο αυτοκίνητο παράγεται. Εδώ το προϊόν προσαρμόζεται και επίσης εμπορεύεται.

117

Μαζική Εξατομίκευση

Mass Production

Mass Customization

118

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

6.4 Διαφορές Μαζικής Παραγωγής και Μαζικής Εξατομίκευσης

Οι βασικές διαφορές μεταξύ της μαζικής παραγωγής και της μαζικής εξατομίκευσης όπως υπογραμίστηκαν από τον Joseph Pine, τον Bart Victor, και τον Andrew Boynton στο άρθρο τους ‘Making Mass Customization Work‘, εντοπίζονται: Mαζική Παραγωγή : η παραδοσιακή εταιρεία μαζικής παραγωγής είναι γραφειοκρατική και ιεραρχική. Κάτω από στενή επίβλεψη, οι εργάτες επαναλαμβάνουν επισταμένως ό,τι καθορίστηκε, με επαναλαμβανόμενες διεργασίες. Το αποτέλεσμα είναι χαμηλού κόστους τυποποιημένα αγαθά και υπηρεσίες. Τα χαρακτηριστικά αποτελέσματα στο πεδίο της αρχιτεκτονικής αναγνωρίζονται στις διαδικασίες, στις τεχνικές και στο σχεδιασμό. Ουσιαστικά είναι ομοιογενή, αμετάβλητοι, πάγιοι, απολυταρχικοί, ιεραρχικοί, προκαθορισμένοι και στερεότυποι. Μαζική Εξατομίκευση : απαιτεί ευελιξία και γρήγορη ανταπόκριση. Μέσα σε ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο περιβάλλον, οι άνθρωποι, οι διαδικασίες, οι μονάδες, και η τεχνολογία αναδιαμορφώνουν για να δώσουν στους πελάτες ακριβώς αυτό που θέλουν. Με αποτέλεσμα χαμηλό κόστος, εξατομικευμένα αγαθά και υπηρεσίες. Όσον αφορά την αρχιτεκτονική, τα χαρακτηριστικά αποτελέσματα βρίσκονται στις διαδικασίες, τις τεχνικές και το σχεδιασμό τα οποία είναι ετερογενή, ευέλικτα, συνεργατικά, προσαρμόσιμα, μη ιεραρχικά, και βασισμένα σε παραμέτρους. Στην αρχιτεκτονική και την κατασκευαστική βιομηχανία, η ευέλικτη παραγωγή συστημάτων υπάρχει ήδη και τα προϊόντα είναι ως επί το πλείστον ατομικώς προσαρμοσμένα, όχι για 1 Bart Victor: ειδικεύεται στην οργάνωση του σχεδιασμού και στη διαχεί- τον τελικό ατομικό χρήστη, αλλά κυρίως για τον κάθε πελάτη. ριση των διαδικασιών, είναι αναπληρωτής καθηγητής μάνατζμεντ στο Σε αυτή τη βιομηχανία, η έννοια της μαζικής εξατομίκευσης Kenan-Flagler Σχολή Διοίκησης Επιχειρήσεων του Πανεπιστημίου της είναι εξίσου ενδιαφέρουσα όμως. Καθώς οι κατασκευαστές Βόρειας Καρολίνας στο Τσάπελ Χιλ.

2 Andrew C. Boynton: ειδικεύεται στην τεχνολογία των πληροφοριών και των καταναλωτικών προϊόντων επιδιώκουν να εξατομικεύτων στρατηγικών διαχείρισης, είναι καθηγητής στο Διεθνές Ινστιτούτο για ουν τη μάζα που παράγεται, ο στόχος του κατασκευαστικού κλάδου θα είναι να παράγει μαζικά το εξατομικευμένο. την Ανάπτυξη του Μάνατζμεντ στη Λωζάννη της Ελβετίας.

119

Μαζική Εξατομίκευση

6.5 mTable Το mTable, ολοκληρώθηκε το 2002, και έδωσε την δυνατότητα στους Gramazio και Kohler να εξετάσουν τις συνέπειες της αλληλεπίδρασης των πελατών όταν σχεδιάζουν μη τυποποιημένα προϊόντα. Με το mTable δημιούργησαν ένα τραπέζι που οι πελάτες μπορούσαν να συν-σχεδιάσουν. Οι μοντέρνες επικοινωνίες και οι ψηφιακές τεχνολογίες παραγωγής χρησιμοποιήθηκαν για τον προσαρμοσμένο σχεδιασμό του και την κατασκευή, δηλώσανε το κινητό τηλέφωνο να είναι το προσωπικό σχεδιαστικό εργαλείο, και εξέτασαν πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει το άτομο να συμμετέχει στο σχεδιασμό. Οι σχεδιαστικές αρχές είναι οι εξής: οι πελάτες επιλέγουν το μέγεθος, τις διαστάσεις, το υλικό και το χρώμα του τραπεζιού από την οθόνη του κινητού τους, έπειτα τοποθετούν τα σημεία παραμόρφωσης στην κάτω πλευρά και τα «πιέζοντάς» τα δημιουργούν τις τρύπες, μεταμορφώνοντας το τραπέζι σε «τοπίο». Το πρόγραμμα στο κινητό, τέλος, πιστοποιεί ότι το τραπέζι με τις τρύπες είναι δομικά εφικτό. Η χρήση του κινητού τηλεφώνου είναι ένας τρόπος να ελέγξουν οι καταναλωτές το μελλοντικό φυσικό σχήμα του τραπεζιού. Όταν οι πελάτες είναι ικανοποιημένοι από το σχεδιασμό, μεταφέρουν τις παραμέτρους που ορίζουν το τραπέζι ως μια σειρά αριθμών στην πλατφόρμα της ιστοσελίδας (mshape. com), όπου μπορούν να δουν το σχεδιασμένο τραπέζι και να το συγκρίνουν και με άλλους σχεδιασμούς άλλων πελατών. Ακολουθώντας την σειρά των παραγγελιών, το τραπέζι κόβεται από μια ψηφιακά οδηγούμενη μηχανή κοπής που οδηγείται απευθίας από τα δεδομένα (παραμέτρους) του κινητού τηλεφώνου. Το εικονικό ψηφιακό μοντέλο μεταφέρεται στο φυσικό υλικό.

Tα ανοίγματα, οι καμπυλωτές άκρες και το «τοπίο» στο κάτω μέρος του τραπεζιού δίνουν σε κάθε τραπέζι μια μοναδική 120

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

ποιότητα. Τα διαφορετικά τραπέζια είναι μοναδικά μόνο στην επιφάνεια, καθώς όλα μοιράζονται μια κοινή και εννοιολογική (conceptual) προέλευση. Ακόμα, το κάθε τραπέζι είναι αποτέλεσμα των αποφάσεων του πελάτη και των παραλλαγών του σε ένα σχεδιαστικό υπόδειγμα- πρότυπο. Το mTable αλλάζει τη διαδικασία της σχεδιαστικής φόρμας καθορίζοντας τους κανόνες ενός σχεδιαστικού συστήματος. Η ιδέα του σχεδιασμού και των αποτελεσμάτων εισάγωνται στο λογισμικό που παρέχει ένα πλαίσιο μέσα στο οποίο οι πελάτες μπορούν να αναπτύξουν τις δικές τους δημιουργικές στρατηγικές και έτσι τους δίνεται ο έλεγχος λόκληρου το αποτελέσματος του σχεδιασμού και της μορφής. Αποφασίζοντας από μόνοι τους οι πελάτες αν και που θα τοποθετηθούν οι τρύπες, αναλαμβάνουν εν μέρει την ευθύνη για την αισθητική εμφάνιση και τη λειτουργική αποτελεσματικότητα του τραπεζιού. Ο σχεδιαστής παρόλα αυτά διατηρεί ακόμα τον έλεγχο ποιές αποφάσεις αναθέτωνται στους πελάτες και πόσο ελεύθερα μπορούν να τις παρέμβουν. Αυτό θολώνει τις διακρίσεις μεταξύ του σχεδιαστή και του πελάτη, καθώς ο πελάτης συμμετέχει στο σχεδιασμό.

πηγή φωτογραφιών: http://www.gramaziokohler.com/web/e/projekte/17.html 121

Μαζική Εξατομίκευση

6.6 Variomatic Η έννοια της μαζικής εξατομίκευσης αντικατοπτρίζεται το έργο Variomatic (2004), από τους ONL1, το οποίο είναι ένα σχέδιο στέγασης βασιζόμενο στο διαδίκτυο. Προτείνει, εντός ορισμένων περιορισμών, ατομικά σχέδια, όπου ο όγκος, το σχήμα, τα υλικά, και τα ανοίγματα είναι μεταβλητά. Η ιστοσελίδα www.variomatic.nl προσφέρει ένα διαδραστικό περιβάλλον για τους πελάτες της. Καθώς οι αλλαγές στην γεωμετρία λαμβάνουν χώρα σε πραγματικό χρόνο, οι πελάτες γίνονται ένα ενεργό μέρος της διαδικασίας του σχεδιασμού. Το τελικό σχέδιο μετατρέπεται σε δεδομένα για βιομηχανική παραγωγή, ενώ οι συμμετέχοντες στη συνεργατική διαδικασία παραγωγής έχουν πρόσβαση στα δεδομένα από μια κοινή βάση δεδομένων στο Διαδίκτυο. Ενώ ψηφιακή κατασκευή (digital fabrication) επιτρέπει την μαζική παραγωγή με βάση τις τοπικές ιδιομορφίες και διαφοροποιήσεις, η συλλογική σχεδίαση και συνεργατική κατασκευή μέσω του Internet επιτρέπουν στους συμμετέχοντες να επικοινωνούν και να συνεργάζονται στην ανάπτυξη μεμονωμένων- ατομικών σχεδίων και να παράγουν προσαρμοσμένα κτίρια. Οι διαδικασίες του συλλογικού σχεδιασμού και της συλλογικής κατασκευής μπορούν να αποδειχθούν αποτελεσματικά, λόγω της άμεσης σχέσης μεταξύπελάτη, αρχιτέκτονα και κατασκευαστή. Οι ONL δημιούργησαν μια ηλεκτρονική πλατφόρμα για τη συνεργατική σχεδίαση και τις συλλογικές διεργασίες παραγωγής. Κατά τις διαδικασίες του σχεδιασμού, όχι μόνο γίνεται χρήση γεωμετρικών καμπύλων (NURBS) και παραμετρικού σχεδιασμού, αλλά εισάγεται και προγραμματισμός στη διαδικασία σχεδιασμού πολύπλοκων σχημάτων όπως η διπλά καμπυλωτές επιφάνειες. Αυτό επιτρέπει όχι μόνο την αυτοματοποιημένη 3D μοντελοποίηση των δομικών στοιχείων σύμφωνα με το εκάστοτε σενάριο, αλλά επιτρέπει και την αυ122

τοματοποιημένη γενιά των δεδομένων να ελέγχουν τη CNC κατασκευή των συστατικών. Στην ιστοσελίδα του Kas Oosterhuis, oι πελάτες μπορούν να επιλέξουν τον προσανατολισμό, τις διαστάσεις της κατοικίας, την κλίση της στέγης και την επίστρωσή της, χρώματα και υλικά. Καθώς δεν είναι μόνο μπλοκαρισμένοι σε μια εικόνα της οθόνης τους, μπορούν να αναπτύξουν, σε άμεση σχέση με τη βάση δεδομένων και τν δυνατοτήτων που τους παρέονται, ένα τρισδιάστατο μοντέλο της κατοικίας τους. Η ‘ελαστική’ γεωμετρία συνδέεται με μια βάση δεδομένων, στην οποία διαχειρίζεται η επιφάνεια, ο αριθμητικός μετρητής των κυβικών, και αριθμητικός μετρητής του προβλεπόμενου κόστους. Αφού ο πελάτης έχει σχεδιάσει το προσωπικό του σπίτι Variomatic, αυτό μπορεί να έχει ένα μοντέλο κλίμακας ή μια συνολική σειρά σχεδίων - ή, αν έχει ήδη ένα οικόπεδο, εφαρμόζεται κατευθείας οικοδομική άδεια. Αυτό το σενάριο συνδέει απευθείας τον πελάτη με τον παραγωγό.

Kas Oosterhuis είναι καθηγητής στη Σχολή Αρχιτεκτονικής στο Delft University of Technology, καθώς και διευθυντής του Hyperbody και του Protospace Laboratory for Collaborative Design and Engineering. Η διδασκαλία και οι έρευνές του είναι στους τομείς της διαδραστικής αρχιτεκτονικής, σε πραγματικό χρόνο, στη συμπεριφορά των κτιρίων και των περιβάλλοντων, στις ιδέα «ζωντανών» κτιρίων,στη συλλογική σχεδίαση, στη file- to- factory παραγωγή και στη παραμετρική σχεδίαση. Γεννήθηκε το 1951 στο Amersfoort. Ο Kas Oosterhuis σπούδασε αρχιτεκτονική στο Delft University of Technology. Στη συνέχεια, δίδαξε στην ΑΑ στο Λονδίνο. Το 1989, ίδρυσε την Kas Oosterhuis Architekten στο Ρότερνταμ (μετονομάστηκε σε Oosterhuis Lenard, ή ONL, το 2004). Από το 2000, ο Oosterhuis υπήρξε καθηγητής στις ψηφιακές μεθόδους σχεδιασμού στο Delft University of Technology στην Ολλανδία.

1

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Εικόνα Πάνω αριστερά: Διαφορετικές απόψεις κατοικιών του Variomatic. Εικόνα κάτω αριστερά: Ηλεκτρονική πλατφόρμα σχεδίασης της προσαρμοσμένης κατοικίας Variomatic Εικόνα πάνω και κάτω δεξιά: Παραμετρικά σχέδια της κατοικίας Variomatic. Πηγή: http://www.onl.eu/projects/variomatic-nl

123

Μαζική Εξατομίκευση

6.7 Wiki House To WikiHouse είναι ένα έργο open-source για το σχεδιασμό και την κατασκευή κατοικιών, με τη χρήση ψηφιακών μέσων κατασκευής ώστε να είναι δυνατό για οποιονδήποτε να κατεβάσει και να «εκτυπώσει» και να προσαρμόσει τη κατοικία του. Καθώς επίσης ένα παράδειγμα που παρουσιάζει την άμεση σύνδεση του πελάτη- καταναλωτή στο σχεδιασμό και στην παραγωγή της κατοικίας. Το έργο αυτό επιχειρεί να εκδημοκρατιστεί και να απλοποιήσει την κατασκευή της. Ξεκίνησε το καλοκαίρι του 2011 από τον Alastair Parvin, ο οποίος είχε την ιδέα, και το γραφείο Architecture 001. Το WikiHouse επιτρέπει στους χρήστες να κατεβάσουν τα σχέδια του κτιρίου από την ιστοσελίδα του, να τα προσαρμόσουν χρησιμοποιώντας το SketchUp, και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν για να δημιουργήσουν κάτι που μοιάζει με κομμάτια παζλ από κόντρα πλακέ κομμένα με ένα CNC router, χρησιμοποιώντας οδηγίες σαν αυτές που χρησιμοποιούν στην συναρμολόγηση ενός επίπλου του ΙΚΕΑ. Η κατασκευή των δομών WikiHouse δεν απαιτεί ιδιαίτερα μέρη, διότι τα κομμάτια, κομμένα από ξύλο, ‘κουμπώνουν’ μαζί με την χρήση σφήνας και των πασσαλωτών συνδέσεων. Το πλαίσιο ενός WikiHouse μπορεί να συναρμολογηθεί σε λιγότερο από μία μέρα από άτομα χωρίς τυπική εκπαίδευση στον τομέα των κατασκευών. Μόλις τα κομμάτια τυπωθούν ή αποκοπούν, η δομή ενώνεται μαζί σαν ένα γιγαντιαίο παζλ. Χωρίς την ανάγκη για οποιαδήποτε ηλεκτρικό εργαλείο, οι ‘οικοδόμοι’ απλά απλώνουν τα μέρη για κάθε τμήμα πριν από το βίδωμα των στρωμάτων μαζί για να δημιουργήσουν τα ξεχωριστά τμήματα. Τα τμήματα αυτά στη συνέχεια τοποθετούνται κατακόρυφα πριν εισάχθούν οι πρωταρχικοί συνδετήρες μεταξύ των τμημάτων για τη σταθεροποίηση της δομής. Όλο αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ξύλινων πασσάλων και ένός σφυριού, που παρέχονται. Όταν όλοι οι δευτερεύοντες συνδετήρες είναι στη θέση τους, οι 124

εξωτερικές πλάκες επικάλυψης βιδώνεται στη θέση τους. Και τότε το πλαίσιο θα πρέπει στη συνέχεια να ολοκληρωθεί με την επένδυση, τη μόνωση, τη καλωδίωση και τις υδραυλικές εγκαταστάσεις, πριν να μπορεί να κατοικηθεί.2 Αυτό που προσπαθούν να κάνουν με αυτήν την εγκατάσταση είναι να πυροδοτήσουν τη φαντασία των ανθρώπων σχετικά με το πώς η τεχνολογία μπορεί τώρα να επιτρέψει σχεδόν ο καθένας να δώσει τη δική τους προσαρμοσμένη-κατασκευή σπιτιού χωρίς την ανάγκη για συμβατικές δεξιότητες κατασκευής. H Νίνα Tabink, Ανώτερη μηχανικός στην Arup και συνεργάτης επίσης στην εγκατάσταση3, δήλωσε πως ο ψηφιακός κόσμος που αναδύεται, μπορεί να συνδέσει οποιονδήποτε άνθρωπο με οποιονδήποτε σε ολόκληρο τον κόσμο μέσα από ένα απλό κλικ. Στο TEDGlobal4 τον Ιούνιο του 2012, η ομάδα WikiHouse κέρδισε ένα χρηματικό έπαθλο για να “προωθήσει” μια πόλη του μέλλοντος. Το χρηματικό έπαθλο χρησιμοποιήθηκε στη Βραζιλία, όπου συνεργάστηκε με τη Dharma, ένα τοπικό σχέδιο κινητοποίηση της νεολαίας, και μια εταιρεία ανάλυσης την BrazilIntel, για την κατασκευή κατοικιών στις πιο φτωχές παραγκουπόλεις της χώρας. Δεδομένου ότι το κόστος των μηχανημάτων εξακολουθεί να είναι απαγορευτικό για πολλούς, η ομάδα ελπίζει να δημιουργήσει ένα εργαστήριο στη Βραζιλία, με ένα ηλεκτρονικά ελεγχόμενο μηχάνημα κοπής που θα μπορεί να μετατρέψει τα κόντρα πλακέ σε δομικά υλικά για τα WikiHouses. Στόχος τους είναι να εκμεταλλευτούν δημιουργικά τον κατασκευαστικό πολιτισμό που υπάρχει στην φαβέλα και να παρέχουν την κοινότητα με τα εργαλεία, τις ιδέες και τις δυνατότητες που ενσωματώνται στο ήθος του WikiHouse για να επεκτείνουν τις δεξιότητές τους στο επόμενο επίπεδο. Η ομάδα ελπίζει να δημιουργήσει πολλά τέτοια εργαστήρια σε φτωχές κοινότητες σε όλο τον κόσμο.

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Architecture 00: παρέχουν ένα ευρύ φάσμα δραστηριοτήτων που σχετίζονται με τη διαμόρφωση του δομημένου περιβάλλοντος. Ιδρύθηκε το 2005, και φέρνει σε επαφή τις δεξιότητες σχετικά με την έρευνα, τον αστικό στρατηγικό σχεδιασμό, την αρχιτεκτονική και τον τόπο και κάνει μια λεπτομερή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα φυσικό υλικά των κτιρίων μπορούν να συνοδεύονται από καινοτόμες, συμμετοχικές και συνεργατικές διαδικασίες.Το 2012 ήταν οι αποδέκτες τεσσάρων RIBA βραβείων. πηγή: http://www.architecture00.net/about/ 2 Μεταξύ των τεχνολογιών ανοιχτού κώδικα που χρησιμοποιείται στο πρωτότυπο είναι και το Open MVHR, μία μονάδα ανάκτησης θερμότητας ανοικτού κώδικα που αναπτύχθηκε από την Arup και κατασκευάστηκε με τη χρήση 3D τυπωμένων στοιχείων και φύλλων αλουμινίου από μεταλλικά κουτιά μπύρας.

1

Εικόνα πάνω: Στάδια της κατασκευής ενος WikiHouse. Πηγή εικόνας: https://wikihouse.cc/ 3 Το «WikiHouse 4.0», ο πρώτος διώροφος σχεδιασμός στο London Design Festival το 2014, χτισμένο από μια ομάδα εθελοντών TEDGlobal: είναι ένα ετήσιο συνέδριο που γιορτάζει την ανθρώπινη εφευρετικότητα διερευνώντας τις ιδέες, την καινοτομία και τη δημιουργικότητα από όλο τον κόσμο. πηγή: https://www.ted.com/attend/conferences/tedglobal 4

125

Μαζική Εξατομίκευση

126

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Εικόνες πάνω: Στάδια της κατασκευής του WikiHouse 4.0 στο Design Festival στο Λονδίνο το 2014. Εικόνες από: MargauxCarron Εικόνες κάτω στην αριστερή σελίδα: από την εγκατάσταση του WikiHouse στο Barrackan στη Σκωτία. Εικόνες από: MargauxCarron. Εικόνα κάτω δεξιά: Διάφορες τυπολογίες που αναπτύχθηκαν με τα πρότυπα κατασκευής του WikiHouse.

127

Μαζική Εξατομίκευση

6.8. Μαζική Εξατομίκευση στην Αρχιτεκτονική και τη Κατασκευή Πολύ ενδιαφέρον θεωρείται η υιοθέτηση μιας παρόμοιας μεθοδολογίας στην κατασκευαστική βιομηχανία. Έργα (προτζεκτ) στα οποία τα κτίρια μπορούν να προσαρμοστούν δεν είναι ασυνήθιστα και με τις νέες μεθόδους ταχείας ψηφιακής παραγωγής, που αναπτύχθηκαν προηγουμένως, φαίνεται ότι έιναι επίσης πιθανά. ‘Ο, τι απομένει είναι να συνδιαστούν και τα δύο. Για να αξιοποιηθούν οι δυνατότητες της μαζικής εξατομίκευσης στον τομέα των κατασκευών, είναι αναγκαίο να καθοριστεί μια περιορισμένη λύση χώρου και να γίνεται χρήση ενός συστήματος παραγωγής που μπορεί αυτόματα να χειριστεί διαδοχικές μεταβολές σε σταθερές διαδικασίες. Καθώς η τεχνολογία, που είναι απαραίτητη για την αλλαγή από τη μαζική προσαρμογή των σειριακών τμημάτων στην μαζική παραγωγή προσαρμοσμένων τμημάτων υπάρχει ήδη, όπως είδαμε και προηγουμένως, όμως δεν είναι ακόμα διαθέσιμη ή καλύτερα οικειοποιημένη στο πεδίο της αρχιτεκονικής. Αν θέλουμε να εκμεταλλευθούμε πλήρως και δημιουργικά τις τεχνολογικές δυνατότητες στα χέρια μας και εν τέλει να συγχωνευθούν τα φαινομενικά διαφορετικά πεδία της κατασκευής και των δεδομένων του ψηφιακού σχεδιασμού θα πρέπει να συνδέσουμε τα δεδομένα του σχεδιασμού που παράγουμε και τις μηχανές, που ουσιαστικά είναι ικανές να κατασκευάσουν αρχιτεκτονική και στις δύο διευθύνσεις, και τεχνικά και όσον αφορά την ιδέα της σύλληψης.

128

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

129

βιβλιογραφία

130

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Βιβλία Arieff, A., Burkhart, B. (2002). PRE FAB. 1st ed. Hong Kong: Gibb Smith.

Beard, C. (1930). Toward civilization. 1st ed. London: Longmans, Green.

Γιώργος Ξηροπαϊδης). Εκδόσεις Αθήνα: Πλέθρον.

Hensel, M. and Menges, A. (2008). Versatility and vicissitude. 1st ed. London: Wiley.

Iwamoto, L. (2009). Digital fabrications: architectural and Benjamin, W., Jennings, M., Doherty, B., Levin, T. and Jeph- material techniques. 1st ed. New York: Princeton Architeccott, E. (2008). The work of art in the age of its technological tural Press. reproducibility, and other writings on media. 1st ed. Cambridge, Mass.: Belknap Press of Harvard University Press.

Kolarevic, B. (2003). Architecture in the digital age. 1st ed.

New York, NY: Spon Press.

Caneparo, L., Cerrato, A. and Winkless, C. (2014). Digital fabrication in architecture, engineering and construction. 1st Le Corbusier, and Etchells, F. (1946). Towards a new archied. London: Springer. tecture. 1st ed. London: Architectural Press.

Carpo, M. (2013). The digital turn in architecture 1992-2012.

1st ed. Chichester: Wiley.

Leatham-Jones, B. (1986). Introduction to computer numerical control. 1st ed. London: Pitman.

Davies, C. (2005). The prefabricated home. 1st ed. London, UK: Reaktion Books.

Mitchell, W. (1995). City of bits. 1st ed. Cambridge, Mass.: MIT Press.

Goldstine, H. (1972). The computer from Pascal to von Neumann. 1st ed. [Princeton, N.J.]: Princeton University Press.

Mitchell, W. and McCullough, M. (1991). Digital design media. 1st ed. New York: Van Nostrand Reinhold.

Gramazio, F. and Kohler, M. (2014). Made by robots. 1st ed.

London: Wiley.

Rassia, S. and Pardalos, P. (2015). Future city architecture for optimal living. 1st ed. London: Springer

Groover, M. (2003). WIE Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems. 1st ed. John Wiley & Sons.

Reinhardt, D., Saunders, R. and Burry, J. (2014). Robotic fabrication in architecture, art and design 2014. 1st ed.

Springer

Heidegger, M., (2008). Κτίζειν κατοικείν σκέπτεσθαι (μτφρ. Rifkin, J. (2012). Η τρίτη βιομηχανική επανάσταση, Πώς η 131

Βιβλιογραφία

οριζόντια ισχύς μεταμορφώνει τους ενεργειακούς πόρους, την οικονομία και τον κόσμo. Αθήνα: Εκδοτικός Οίκος Α. Α. Λιβάνη.

Ryborg, J. (2007). Arkitektur & Mass Customization. Kunstakademiets Arkitektskole.

Venuvinod, P. and Ma, W. (2004). Rapid prototyping. 1st ed.

Boston: Kluwer Academic.

132

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Άρθρα Thorpe, T., (2011). Development of a viable concrete printing.

- Busta, H. (2016). Gensler Completes the World’s First Department of Civil & Building Engineering, Loughborough 3D-Printed Office Building. Architect Journal.

University.

- Castañeda, E., Lauret, B., Lirola, J. and Ovando, G. (2015). - McCarthy, I. (2004). Special issue editorial: the what, why Free-form architectural envelopes: Digital processes oppor- and how of mass customization. Production Planning & Contunities of industrial production at a reasonable price. Jour- trol, 15(4), pp.347-351. nal of Facade Design and Engineering, 3(1), pp.1-13.

- Mumford, L. (1930). Mass-Production and the Modern - Gilmore, H., Pine, II B. (1997). The Four Faces of Mass Cus- House. Architectural Record January. tomization. Harvard business review.

- OosterhuiWs, K. (2016). File to Factory and RealTime Be- Hermann, C. (2004). Branko Kolarevic, ed.—Architecture havior in ONLArchitecture. ACADIA. in the Digital Age: Design and Manufacturing. Nexus Net- Pegna, J. (1995). Application of Cementitious Bulk Materiwork Journal, 6(2), pp.131-134. als to Site Processed, Freeform Construction. Department of - Kaplan, A., Haenlein, M., (2006). Toward a Parsimonious Mechanical Engineering, Aeronautical Engineering and MeDefinition of Traditional and Electronic Mass Customization. chanics, Rensselaer Polytechnic Institute.

Journal of Product Innovation Management.

- Picon, A. (2011). Architecture and the virtual : Towards a new materiality. Zuangshi. pp.38-43 ; 44-49.

- Khoshnevis, B., Hwang, D., Yao, K. and Yeh, Z. (2006).

Mega-scale fabrication by Contour Crafting. International - Pine II B., Bart, V., Boynton, C. (1993). Making Mass CusJournal of Industrial and Systems Engineering., 4. tomization Work. Harvard business review.

-Kolarevic, B. (2001). Digital Fabrication: Manufacturing Ar- Wohlers, T. (1998). Rapid Prototyping & Tooling State of the chitecture in the Information Age. ACADIA. Industry: 1998 Worldwide Progress Report. Materials Tech-Larson, K., Intille, S., McLeish, T., Beaudin, J. and Williams, nology, 13(4), pp.174-176.

R. (2004). Open Source Building — Reinventing Places of Living. BT Technology Journal, 22.

- Kolarevic, B., (2009). Designing and Manufacturing Architecture in the Digital Age. Journal Architectural Information - Lim, S., Buswell, R., Le, T., Wackrow, R., Austin, S., Gibb, A., Management – 05 Design Process 3.

133

Βιβλιογραφία

Άρθρα σε Ιστοσελίδες Προσθετική Μέθοδος - Beretta, A., S.r.l., D. and R, I. (2017). How to print in 3D a stone pavilion inspired by marine microorganisms. [online] Stone 3D printing and finishing. Available at: http://www. desamanera.com/blog/7/en/3d-print-stone-pavilion [Accessed 2 Feb. 2017].

- Busta, H. (2017). A Few of Our Favorite 3D-Printed Pavilions. [online] Architect. Available at: http://www.architectmagazine.com/technology/a-few-of-our-favorite-3d-printed-pavilions_o [Accessed 2 Feb. 2017].

by Arup. [online] Dezeen. Available at: https://www.dezeen. com/2014/12/17/movie-3d-printed-building-componentsnew-building-shapes-salome-galjaard-arup-video-interview/ [Accessed 2 Feb. 2017].

3M LifeLab Pavilion -Halterman, T. (2017). 3M LifeLab Pavilion Constructed with 1200 3D Printed Connectors. [online] 3DPrint.com. Available at: https://3dprint.com/57205/3m-lifelab-pavilion-sxsw/ [Accessed 2 Feb. 2017].

Canal House

- Crook, J. (2017). The World’s First 3D-Printed Building Will Arrive In 2014 (And It Looks Awesome). [online] TechCrunch. Available at: https://techcrunch.com/2013/01/20/ the-worlds-first-3d-printed-building-will-arrive-in-2014and-it-looks-awesome/ [Accessed 2 Feb. 2017].

- Macguire, E. (2017). Dutch architects to build ‘world’s first’ 3D printed house. [online] CNN. Available at: http://edition. cnn.com/2014/04/13/business/3d-printed-house-amsterdam/ [Accessed 2 Feb. 2017].

- Fisher, T. (2017). Architecture and the Third Industrial Revolution. [online] Architect. Available at: http://www.architectmagazine.com/practice/architecture-and-the-third-industrial-revolution_o [Accessed 2 Feb. 2017].

- Douma, F. (2017). Urban Cabin – DUS Architects. [online] Houseofdus.com. Available at: http://houseofdus.com/project/urban-cabin/ [Accessed 2 Feb. 2017].

Arup Nodes

- Frearson, A. (2017). DUS Architects builds 3D-printed micro home in Amsterdam. [online] Dezeen. Available at: https://www.dezeen.com/2016/08/30/dus-architects-3d-printed-micro-home-amsterdam-cabin-bathtub/ [Accessed 2 Feb. 2017].

- Winston, A. (2017). Arup unveils its first 3D-printed structural steel building components. [online] Dezeen. Available at: http://www.dezeen.com/2014/06/11/arup-3d-printed-structural-steel-building-components/ [Accessed 2 Feb. 2017].

- Hobson, B. (2017). Movie: 3D-printed building components 134

Urban Cabin

-- Koslow, T. (2017). DUS Architects Constructs 3D Printed “Urban Cabin” in Amsterdam. [online] 3DPrint.com. Available at: https://3dprint.com/147687/dus-architects-ur-

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

ban-cabin/ [Accessed 2 Feb. 2017].

Ρομποτική

3D Printed Bridge

- Brownell, B. (2017). The Architect as the Orchestrator of Information. [online] Architect. Available at: http://www.architectmagazine.com/technology/the-architect-as-the-orchestrator-of-information_o [Accessed 2 Feb. 2017].

- Saunders, S. (2017). 3D Printed Concrete Pedestrian Bridge Built in Madrid, City Representatives Call It a 3D Printing Milestone. [online] 3DPrint.com. Available at: https://3dprint.com/158826/3d-printed-concrete-bridgemadrid/ [Accessed 2 Feb. 2017].

3D Printed Villa in Philippines - Krassenstein, E. (2017). EXCLUSIVE: Lewis Grand Hotel Erects World’s F`irst 3D Printed Hotel, Plans to Print Thousands of Homes in the Philippines Next. [online] 3DPrint. com. Available at: https://3dprint.com/94558/3d-printedhotel-lewis-grand/ [Accessed 2 Feb. 2017].

- Wang, L. and Wang, L. (2017). World’s first 3D-printed hotel suite pops up in less than 5 days. [online] Inhabitat.com.

Available at: http://inhabitat.com/worlds-first-3d-printedhotel-suite-pops-up-in-less-than-5-days/ [Accessed 2 Feb. 2017].

3D Printed Office in Dubai - Busta, H. (2017). Gensler Completes the World’s First 3D-Printed Office Building. [online] Architect. Available at: http://www.architectmagazine.com/technology/genslerdesigns-the-worlds-first-3d-printed-office-building-indubai_o [Accessed 2 Feb. 2017].

- Hodgkins, K. (2017). Watch a giant house-building robot lay 1,000 bricks per hour. [online] Digital Trends. Available at: http://www.digitaltrends.com/cool-tech/fastbrick-robotics-bricklayer-robot-hadrian-x/ [Accessed 2 Feb. 2017].

- Mortice, Z. (2017). 4 Ways a Robot or Drone 3D Printer Will Change Architecture. [online] Redshift. Available at: https:// redshift.autodesk.com/drone-3d-printer/ [Accessed 2 Feb. 2017].

Chi- She Wall - Griffiths, A. (2017). Bricklaying robots create bulging masonry facade at Shanghai arts centre. [online] Dezeen.

Available at: https://www.dezeen.com/2016/11/01/bricklaying-robots-bulging-masonry-facade-china-shanghai-arts-centre-archi-union-architects/ [Accessed 2 Feb. 2017].

Swarm Construction: - Aouf, R. (2017). Wall-climbing robots build new structures from carbon fibre. [online] Dezeen. Available at: https://www.dezeen.com/2016/08/02/wall-climbing-mini-robots-construction-carbon-fibre-university-stuttgart-achim-menges/ [Accessed 2 Feb. 2017].

135

Βιβλιογραφία

Drones - Busta, H. (2017). Meet Gensler’s 3D Printing Drone. [online] Architect. Available at: http://www.architectmagazine.com/technology/meet-genslers-3d-printing-drone_o [Accessed 2 Feb. 2017].

- Kumar, V. (2017). Robots that fly ... and cooperate. [online] Ted.com. Available at: https://www.ted.com/talks/vijay_kumar_robots_that_fly_and_cooperate [Accessed 2 Feb. 2017].

- Mairs, J. (2017). Foster reveals vaulted drone port prototype at Venice Biennale. [online] Dezeen. Available at: https://www.dezeen.com/2016/05/27/norman-foster-partners-vaulted-drone-port-prototype-medical-supplies-remote-africa-venice-architecture-biennale/ [Accessed 2 Feb. 2017].

Flight Assembled architecture - Etherington, R. (2017). Flight Assembled Architecture by Gramazio & Kohler and Raffaello d’Andrea | Dezeen. [online] Dezeen. Available at: https://www. dezeen.com/2011/11/24/flight-assembled-architecture-by-gramazio-kohler-and-raffaello-dandrea/ [Accessed 2 Feb. 2017].

- Frearson, A. (2017). Flight Assembled Architecture by Gramazio & Kohler and Raffaello d’Andrea | Dezeen. [online] Dezeen. Available at: https://www. dezeen.com/2012/01/28/flight-assembled-architec136

ture-by-gramazio-kohler-and-raffaello-dandrea-2/ [Accessed 2 Feb. 2017].

Aerial Construction - Hobson, B. (2017). Movie: drones can “weave architectural structures in minutes”. [online] Dezeen. Available at: https:// www.dezeen.com/2015/03/04/movie-drones-architectureweave-tensile-structures-ammar-mirjan-gramazio-kohlerresearch/ [Accessed 2 Feb. 2017]. Μαζική Εξατομίκευση - Menichinelli, M. and Bauwens, M. (2017). Open Design and Mass Customization in Architecture: Open Source Building Alliance from MIT | P2P Foundation. [online] P2P Foundation. Available at: https://blog.p2pfoundation.net/open-design-and-mass-customization-in-architecture/2009/02/19 [Accessed 2 Feb. 2017].

- Πάρβιν, Ά. (2017). Αρχιτεκτονική από τον άνθρωπο για τον άνθρωπο. [online] Ted.com. Available at: http://www.ted. com/talks/alastair_parvin_architecture_for_the_people_ by_the_people?language=el [Accessed 2 Feb. 2017].

Elemental- Aravena - Frearson, A. (2017). Key projects by 2016 Pritzker Prize laureate Alejandro Aravena. [online] Dezeen. Available at: https://www.dezeen.com/2016/01/13/key-projects-by-2016-pritzker-prize-laureate-alejandro-aravena-elemental/ [Accessed 2 Feb. 2017].

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Wiki House - Kingsley, J. (2017). How the DIY WikiHouse May Revolutionize Architectural Innovation. [online] Slate Magazine.

Available at: http://www.slate.com/articles/technology/future_tense/2012/02/wikihouse_the_diy_movement_and_ architectural_innovation_.html [Accessed 2 Feb. 2017].

137

Ιστοσελίδες

Ιστοσελίδες Προσθετική Μέθοδος http://www.leading-architects.eu/features/featurea-new-dimension-additive-manufacturing-4340665/ http://brain.ee.auth.gr/dokuwiki/lib/exe/detail.php?id=3d_ printer%3A3d_printer&media=3d_printer:rapid_prototyping_slicing.jpg http://brain.ee.auth.gr/dokuwiki/lib/exe/detail.php?id=3d_ printer%3A3d_printer&media=3d_printer:cad-stl.jpg https://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing http://brain.ee.auth.gr/dokuwiki/doku.php?id=3d_printer:3d_printer http://www.contourcrafting.org/ http://www.google.com.ag/patents/WO2006100556A2?cl=en http://www.archdaily.com/332525/the-indicator-craft-inthe-digital-age/ http://www.designboom.com/architecture/vulcan-beijing-design-week-bjdw-largest-3d-printed-architectural-pavilion-parkview-green-10-07-2015/ http://3dprintingfromscratch.com/common/types-of-3dprinters-or-3d-printing-technologies-overview/#lom http://cargocollective.com/ordinarywebsite/File-to-Factory-2-0 http://www.manufacturingtomorrow.com/article/2016/02/ buildings-manufactured-from-a-3d-printer/7579 http://www.entuitive.com/3dxl-exhibit-3d-printing-potential-is-the-focus/ http://d-shape.com/

Arup Nodes http://www.arup.com/news/2014_06_june/05_june_construction_steelwork_makes_3d_printing_premiere http://l-e-a-d.pro/portfolio/smartnodes/ 3M LifeLab Pavilion http://www.designboom.com/architecture/3m-lifelab-softlab-sxsw-03-26-2015/ http://archinect.com/softlab/project/3m-lifelab-sxsw Κατασκευαστική Εκτύπωση https://en.wikipedia.org/wiki/Construction_3D_printing#cite_ref-11 http://www.leading-architects.eu/features/featurea-new-dimension-additive-manufacturing-4340665/ http://www.contourcrafting.org/low-income-housing/ http://www.archdaily.com/783309/7-futuristic-fabrications-leading-us-towards-a-newer-architecture Canal House http://3dprintcanalhouse.com/ http://www.sustainablecitiescollective.com/vitor-pereira/250526/why-3d-printing-important-smart-cities Urban Cabin http://www.designboom.com/architecture/dus-architects-3d-print-urban-cabin-amsterdam-09-09-2016/ https://all3dp.com/dus-architects-3d-printed-urban-cabin/ http://www.archdaily.com/794855/urban-cabin-dus-architects

138

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

3D Printed Bridge https://nextcity.org/daily/entry/first-3d-printed-bridgespain-concrete http://www.designboom.com/technology/ worlds-first-3d-printed-pedestrian-bridge-catalonia-24-01-2017/ http://www.architectmagazine.com/design/a-3d-printedpedestrian-bridge-emerges-in-madrid_c http://www.3dprintingbusiness.directory/news/acciona-iaac-inaugurate-first-3d-printed-pedestrian-bridge/ https://3dprintingindustry.com/news/behind-3d-printed-bridge-exclusive-interview-catalonian-designers-iaac-101391/ https://iaac.net/research-projects/large-scale-3d-printing/3d-printed-bridge/ 3D Printed Villa in Philippines http://www.totalkustom.com/ http://makezine.com/2015/09/14/3d-printed-2-bedroomvilla/ 3D Printed Office in Dubai http://officeofthefuture.ae http://b3d.gr/3d-printed-laboratory-in-dubai/ Ρομποτική http://meanstheworld.co/work/7-ways-technology-will-impact-architecture-2014 http://www.robotsinarchitecture.org/

http://www.metropolismag.com/April-2015/The-Rise-ofthe-Robot-Operator/ http://www.jamesdearsley.co.uk/robot-technology/# https://www.bdcnetwork.com/technology-report-2014-toptech-tools-and-trends-aec-professionals https://www.bdcnetwork.com/robots-drones-and-printed-buildings-promise-automated-construction http://www.gramaziokohler.com/index.php?lang=e&this_ page=projekte&this_page_old=&this_type=&this_ year=&this_id=195 http://www.gramaziokohler.com/web/e/bauten/52.html Pike Loop & ROB Technologies http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/forschung/159. html http://www.archdaily.com/36439/pike-loop-a-robot-builtinstallation-in-nyc http://rob-technologies.com/ Chi- She Wall http://www.archi-union.com/project_view.asp?id=88 http://www.archdaily.com/797505/chi-she-archi-unionarchitects http://www.yellowtrace.com.au/chi-she-art-gallery-shanghai-archi-union/ Swarm Construction: http://icd.uni-stuttgart.de/?p=15699 http://www.arduino.org/makers/mobile-robotic-fabrication-system-for-filament-structures 139

Ιστοσελίδες

Drones http://www.gensleron.com/cities/2014/5/20/the-spirit-ofinvention-mobile-3d-printing.html Flight Assembled architecture http://www.gramaziokohler.com/web/e/projekte/209.html http://www.frac-centre.fr/projets-64.html?authID=304&ensembleID=1082 Aerial Construction http://www.gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/forschung/240.html http://www.idsc.ethz.ch/research-dandrea/research-projects/aerial-construction.html Μαζική Παραγωγή http://archigram.westminster.ac.uk/magazine.php?id=98 http://www.willamette.edu/~fthompso/MgmtCon/Mass_ Production.html https://www.britannica.com/technology/mass-production http://www.ford.co.uk/experience-ford/Heritage/EvolutionOfMassProduction http://www.economist.com/node/14299820 https://modernistarchitecture.wordpress.com/2010/10/20/ le-corbusier%E2%80%99s-%E2%80%9Cmass-produced-buildings%E2%80%9D-1924/ https://en.wikipedia.org/wiki/Post-Fordism

140

Μαζική Εξατομίκευση https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_customization https://en.wikipedia.org/wiki/Configurator https://en.wikipedia.org/wiki/Computer-integrated_manufacturing https://hbr.org/1997/01/the-four-faces-of-mass-customization https://en.wikipedia.org/wiki/Service-oriented_architecture http://www.m-tech.aau.dk/research/research-groups/ mass-customization/ Elemental- Aravena http://designtoimprovelife.dk/elemental-monterrey/ http://www.elementalchile.cl/ http://www.archdaily.com/office/elemental http://www.archdaily.com/785023/elemental-releasesplans-of-4-housing-projects-for-open-source-use http://www.archdaily.com/780203/alejandro-aravena-wins-2016-pritzker-prize mTable http://www.gramaziokohler.com/web/e/projekte/17.html https://www.architonic.com/en/product/m-shapemtable-1/1001698 Variomatic http://www.onl.eu/projects/variomatic-nl http://www.archplus.net/home/archiv/artikel/46,186,1,0. html

Η Αρχιτεκτονική στην Ψηφιακή Εποχή της Κατασκευής: από την μαζική παραγωγή στην μαζική εξατομίκευση

Wiki House https://wikihouse.cc/ http://www.architecture00.net/wikihouse/qvu9syw3hiygk3d2srcf0rmqjxlcjo https://www.ted.com/attend/conferences/tedglobal http://newatlas.com/wikihouse-print-your-own-homeproject/22548/ http://www.fastcodesign.com/1664873/wikihouse-anonline-building-kit-shows-how-to-make-a-house-in-24hours http://www.archdaily.com/550093/wikihouse-unveilsworld-s-first-two-storey-open-source-house-at-londondesign-festival

141