Digital Workflow: From Design to Production| Architecture Research Thesis

Digital Workflow Από τον Σχεδιασμό στην Παραγωγή

Digital Workflow Από τον Σχεδιασμό στην Παραγωγή

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών

Επιβλέπουσα: Συμεωνίδου Ιωάννα Φοιτήτρια: Παπαδοπούλου Ζωή

Ερευνητικό Θέμα Μάιος 2019 Βόλος

Ευχαριστώ πολύ την κ. Ιωάννα Συμεωνίδου για την καθοδήγησή της καθ’ όλη τη διάρκεια του Ερευνητικού Θέματος, την οικογένεια και τους φίλους μου για τη στήριξή τους.

6

Περιεχόμενα

7

Περιεχόμενα

8

Περιεχόμενα

7

Περίληψη

13

Κεφάλαιο 1 | Εισαγωγή

17

Κεφάλαιο 2 | Ψηφιακή Ροή Εργασίας

25

2.1 Εισαγωγή

27

2.2 Ψηφιακός Σχεδιασμός

32

2.2.1 Σχεδιασμός

32

2.2.2 Είδη Σχεδιασμού

36

2.2.3 Εύρεση Μορφής

42

2.3 Από το Σχεδιασμό στην Παραγωγή

46

2.4 Ψηφιακή Παραγωγή

54

2.4.1 Παραγωγή

54

2.4.2 Μαζική Προσαρμογή

56

2.4.3 Μέθοδοι Κατασκευής

58

2.4.4 Συναρμολόγηση

60

9

2.5 Ο ρόλος του αρχιτέκτονα

66

2.6 Σχεδιαστική Σκέψη

68

Κεφάλαιο 3 | Αρχιτεκτονικές Μελέτες

10

71

3.1 Εισαγωγή

73

3.2 Libeskind’s Futuropolis

74

3.2.1 Σχεδιασμός

76

3.2.2 Κατασκευή

80

3.2.3 Ευρήματα

82

3.3 Serpentine Gallery Pavilion

84

3.3.1 Σχεδιασμός

86

3.3.2 Κατασκευή

90

3.3.3 Ευρήματα

92

3.4 Beijing National Aquatics Center

94

3.4.1 Σχεδιασμός

96

3.4.2 Κατασκευή

99

3.4.3 Ευρήματα

102

3.5 Spanish Pavilion

104

3.5.1 Σχεδιασμός

106

3.5.2 Κατασκευή

108

3.5.3 Ευρήματα

112

3.6 Metropol Parasol

114

3.6.1 Σχεδιασμός

116

3.6.2 Κατασκευή

119

3.6.3 Ευρήματα

122

3.7 Museo Soumaya

124

3.7.1 Σχεδιασμός

126

3.7.2 Κατασκευή

129

3.7.3 Ευρήματα

132

Συμπεράσματα

135

Πίνακες Εικόνων και Σχημάτων

141

Πίνακας Εικόνων

143

Πίνακας Σχημάτων

149

Βιβλιογραφία

151

11

12

Περίληψη

13

Περίληψη Τα τελευταία χρόνια, οι πρόοδοι στον τομέα της σχεδίασης με τη βοήθεια του υπολογιστή (CAD) και της παραγωγής με τη βοήθεια υπολογιστή (CAM) έχουν αντίκτυπο στις πρακτικές σχεδιασμού και κατασκευής κτιρίων (Kolarevic, 2001). Η τεχνολογία CAD/CAM άλλαξε την παραδοσιακή διαδικασία σχεδιασμού και εξελίχθηκε σε μια νέα διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής (Lim et al., 2006). Τα εργαλεία CAD αύξησαν την εκφραστική και γεωμετρική ισχύ τους, για να δημιουργήσουν μια διαδικασία σχεδιασμού, κατά την οποία το μοντέλο του υπολογιστή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλη τη διαδικασία σχεδιασμού (Achten and Joosen, 2003). Η παρούσα εργασία ερευνά την ψηφιακή ροή εργασίας μέσα από το πρίσμα του όρου “File to Factory”, ενώ διερευνά τις αλλαγές 14

που προέκυψαν μέσω της μελέτης των νέων ψηφιακών διαδικασιών σχεδιασμού, παραγωγής και κατασκευής. Η μεθοδολογία της έρευνας αναπτύσσεται σε δύο επίπεδα. Στο πρώτο επίπεδο, αναλύεται η επιρροή των ψηφιακών μέσων στην διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής, καθώς και η επίδρασή τους στους παράγοντες που συμβάλλουν στην διεκπεραίωση των διαδικασιών αυτών, όπως αναπτύχθηκαν τα τελευταία χρόνια στη σχετική βιβλιογραφία. Με βάση τη μελέτη της βιβλιογραφίας, ιδιαίτερα σημαντική είναι η κατανόηση της διαδικασίας του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού αλλά και η εξέταση των χαρακτηριστικών και των λειτουργιών των ψηφιακών μέσων (CAD/CAE/CAM), μέσα από αυτή. Στο δεύτερο επίπεδο παρατίθενται παραδείγματα αρχιτεκτονικών μελετών και επιχειρείται η προσέγγιση της πρακτικής πτυχής των ψηφιακών μέσων. Τέλος, μέσα από την παράλληλη μελέτη τόσο της βιβλιογραφίας όσο και των παραδειγμάτων η ερευνητική αυτή εργασία, κλείνει με την εξαγωγή και παρουσίαση των συμπερασμάτων που απαντούν στα ερευνητικά ερωτήματα.

Λέξεις Κλειδιά: Ψηφιακή Ροή Εργασίας, Διαδικασία σχεδιασμού, Διαδικασία Κατασκευής, Ψηφιακά Μέσα.

The last few years, the advances in computer-aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM) technologies have an impact on building design and construction practices (Kolarevic, 2001). CAD/CAM technology had changed the traditional design process and grew into a new design and construction process. CAD tools are increasing their expressive and geometric power to create a design process in which the computer model can be used throughout the whole design process (Achten and Joosen, 2003). This thesis explores the digital workflow from the perspective of the term “File to Factory� and examines the changes that have emerged through the study of new digital processes for design, production and manufacturing. Research methodology is developed on two levels.

At the first level, the influence of digital media on the design and manufacturing process is analyzed, as well as their impact on the factors contributing to the processes, as they have been developing in recent years in the relevant literature. Based on the bibliography study, it is particularly important to understand the process of architectural design and to study the features and functions of digital media (CAD / CAE / CAM) through it. The second level provides examples of architectural studies and attempts to approach the practical aspect of digital media. Finally, through the parallel study of both the bibliography and the examples, this research is closed by extracting and presenting the conclusions of the research questions.

Keywords: Digital Workflow, Design Process, Production Process, Digital Media.

15

16

Κεφάλαιο 1

Εισαγωγή

17

Κεφάλαιο 1

Εισαγωγή

18

Τι σημαίνει “Ψηφιακή Ροή Εργασίας”; Από τι αποτελείται; Τι σημαίνει ο όρος “File to Factory” και πως συνδέεται με τις Ψηφιακές Ροές Εργασίας; Ποια η επίδρασή τους στο ρόλο του αρχιτέκτονα; Ποιες αλλαγές και ποιες ευκαιρίες δημιούργησαν τα νέα ψηφιακά μέσα στις Ροές Εργασίας; Με ποιον τρόπο επηρέασαν τον τρόπο σχεδιασμού και κατασκευής των κτιρίων;

Η παραγωγή σχεδίων με το χέρι ήταν - και εξακολουθεί να είναι μέχρι σήμερα - η βάση πολλών αρχιτεκτονικών έργων. Η παράδοση τέτοιων χειρωνακτικών αναπαραστάσεων μπορεί να αναχθεί στον 15ο αιώνα, όταν ο Alberti υποστήριξε ότι ο ρόλος του αρχιτέκτονα, ήταν να σχεδιάζει και να μην κατασκευάζει τα κτίριά του (Carpo, 2013). Από την Αναγέννηση, το σημειογραφικό αυτό σύστημα, βασισμένο σε σχέδια κατόψεων και τομών, παρέμεινε έως σήμερα ως η πιο διαδεδομένη διαδικασία για την ομαλή μετάβαση από το σχέδιο στην κατασκευή. Εκτός από αυτές τις τεχνικές αναπαραστάσεις, το σκίτσο έχει διατηρήσει τη σημασία του ως προνομιούχο μέσο για να γεφυρώσει το μυαλό και το χέρι, υποστηρίζοντας τη φαντασία και την ευκίνητη επικοινωνία των αρχιτεκτονικών ιδεών. Με την εισαγωγή των ψηφιακών τεχνολογιών στην αρχιτεκτονική κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1960 και του 1970, οι υπολογιστές δεν προσέφεραν αρχικά πολύ περισσότερο από την εξομοίωση και την αυτοματοποίηση χειρωνακτικών τεχνικών με σκοπό την ανάπτυξη συμβατικών τεχνικών σχεδίων. Ήταν στις αρχές της δεκαετίας του 1990, όταν οι αρχιτέκτονες ξεκίνησαν να διερευνούν την σύλληψη των ιδεών αρχιτεκτονικού σχεδιασμού με τη βοήθεια των ηλεκτρονικών υπολογιστών (Almeida, 2017). Πιο συγκεκριμένα, το 1990, λόγω της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής μεθόδου σχεδιασμού και κατασκευής, ήταν δύσκολο να κατασκευαστεί η σύνθετης γεωμετρίας, ελεύθερη μορφή, Fish Structure στη Βαρκελώνη. Για το σκοπό αυτό, ο αρχιτέκτονας Frank Gehry άρχισε να ανακαλύπτει από τον τομέα της αεροδιαστημικής να χρησιμοποιεί την τεχνολογία CAD/CAM (Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing), στη σχεδιαστική και παραγωγική διαδικασία. Δημιούργησε το μοντέλο ψαριών ελεύθερης μορφής στο σύστημα CAD και εξήγαγε τα ψηφιακά δεδομένα του CAD μοντέλου στη μηχανή CAM (RP και CNC) για να κατασκευάσει τα εξαρτήματα του αντικειμένου και τελικά να συναρμολογηθεί. Ο Gehry πρωτοστάτησε στη νέα ψηφιακή διαδικασία σχεδιασμού, με τη χρήση της τεχνολογίας CAD/CAM (Lim et al., 2006). Από τότε, η εξέλιξη της υπολογιστικής ισχύος και των εφαρμογών δεν σταμάτησε να αυξάνεται. Τα τελευταία χρόνια, οι πρόοδοι στον τομέα της σχεδίασης με τη βοήθεια του υπολογιστή (CAD) και της παραγωγής με τη βοήθεια υπολογιστή (CAM) έχουν αντίκτυπο στις πρακτικές σχεδιασμού και κατασκευής κτιρίων (Kolarevic, 2001). Η τεχνολογία CAD/CAM άλλαξε την παραδοσιακή διαδικασία σχεδιασμού και εξελίχθηκε σε μια νέα διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής (Lim et al., 2006).

19

Με την αύξηση της ισχύς των εργαλείων CAD, δημιουργήθηκε μια διαδικασία σχεδιασμού, κατά την οποία το μοντέλο του υπολογιστή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλη τη διαδικασία σχεδιασμού (Achten and Joosen, 2003). Η ενσωμάτωση του σχεδιασμού, με την κατασκευή και την παραγωγή με τη βοήθεια υπολογιστή, πέραν του ότι εξοικονομεί χρόνο και χρήμα εξαλείφοντας το ενδιάμεσο βήμα της σχεδίασης της παραγωγής, επαναπροσδιορίζει ριζικά τη σχέση μεταξύ σχεδιασμού και παραγωγής. Εξαλείφει πολλούς γεωμετρικούς περιορισμούς που επιβάλλονται από τις παραδοσιακές διαδικασίες σχεδίασης και παραγωγής καθιστώντας πολύπλοκα σχήματα πολύ πιο εύκολα ως προς τον χειρισμό τους, και μειώνοντας την εξάρτηση από τα τυποποιημένα, μαζικά παραγόμενα εξαρτήματα. Και δεδομένου ότι η τεχνολογία CAD / CAM μπορεί να συντομεύσει σημαντικά τον κύκλο παραγωγής, ταυτόχρονα, μπορεί να επιτρέψει στους σχεδιαστές να πειραματιστούν με μορφές, υλικά και διαδικασίες, προτού δεσμευτούν για τελικές αποφάσεις. Εν ολίγοις, γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ σχεδιασμού και παραγωγής (Mitchell and McCullough, 1995).

20

Ως εκ τούτου, οι ψηφιακές διαδικασίες σχεδιασμού, παραγωγής και κατασκευής προκαλούν όλο και περισσότερο την ιστορική σχέση ανάμεσα στην αρχιτεκτονική και τα μέσα παραγωγής της (Kolarevic, 2001), ενώ δημιουργούν νέες ευκαιρίες, επιτρέποντας την παραγωγή και την κατασκευή πολύπλοκων μορφών που μέχρι τότε ήταν πολύ δύσκολο και δαπανηρό να σχεδιαστούν, να παραχθούν και να συναρμολογηθούν χρησιμοποιώντας τις παραδοσιακές τεχνολογίες κατασκευών. Για το λόγο αυτό ο Branko Kolarevic (2000) αρχιτέκτονας και συγγραφέας του βιβλίου “Architecture in the Digital Age”, χαρακτήρισε τις ψηφιακές διαδικασίες σχεδιασμού ως: «Δυναμικούς και απρόβλεπτους αλλά συνεπείς μετασχηματισμούς των τρισδιάστατων δομών που δημιουργούν νέες αρχιτεκτονικές δυνατότητες». Από την άλλη πλευρά, ο Henri Achten, καθηγητής στο Czech Technical University της Πράγας και ο Gijs Joosen των ONL (Oosterhuis και Lenard), ορίζουν τα ψηφιακά μέσα ως (2003): “Τα περιβάλλοντα αναπαραστάσεων των σχεδιαστικών σκέψεων των αρχιτεκτόνων”, ενώ τονίζουν ότι παίζουν έναν άμεσο ρόλο στη διαδικασία του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού. Τα εργαλεία ηλεκτρονικών υπολογιστών και οι τεχνικές μοντελοποίησης που διαθέτουμε τώρα, επιτρέπουν στα μοντέλα σχεδιασμού των υπολογιστών να καταστούν το κεντρικό μέσο καθ’ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας του σχεδιασμού, από τη σύλληψη έως την δομή, την παραγωγή και την κατασκευή (Almeida, 2017). Το τρισδιάστατο

μοντέλο μπορεί να λειτουργήσει, ταυτόχρονα, ως δομικό μοντέλο, φυσικό μοντέλο, μοντέλο υλοποίησης και ούτω καθεξής (Achten and Joosen, 2003). Ωστόσο, σε αυτή την εποχή της επιταχυνόμενης τεχνολογικής εξέλιξης είναι σημαντικό να τονιστεί ότι τα “παλιά” και τα “νέα” δεν χρειάζεται να βρίσκονται σε συνεχή αντίθεση. Πράγματι, η χρήση ψηφιακών τεχνολογιών στην αρχιτεκτονική μπορεί στην πραγματικότητα να περιλαμβάνει παραδοσιακές διαδικασίες και να παράγει καινοτόμα αποτελέσματα. Οι παραγωγικές και δημιουργικές δυνατότητες των ψηφιακών μέσων, μαζί με τις τεχνολογικές εξελίξεις που έχουν ήδη επιτευχθεί στον κλάδο της αυτοκινητοβιομηχανίας και της αεροναυπηγικής, ανοίγουν νέους ορίζοντες στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό (Kolarevic, 2001), όπως ήδη παρατηρήθηκε και στο παράδειγμα του Frank Gehry. Παρ’ όλα αυτά, είναι σαφές ότι η πρακτική της αρχιτεκτονικής, στον επαγγελματικό και στον ακαδημαϊκό χώρο, διεξάγεται πολύ διαφορετικά από τις βιομηχανίες σχεδιασμού αεροσκαφών και αυτοκινήτων. Σε αυτές τις βιομηχανίες, η έρευνα οργανώνεται ως μια καλά χρηματοδοτούμενη εξειδικευμένη δραστηριότητα και τα νέα σχέδια μπορούν να υποβληθούν σε παρατεταμένο πειραματισμό, σε δοκιμές αλλά και στην τελειοποίηση, πριν ξεκινήσουν την παραγωγή τους. Αντίθετα, τα αρχιτεκτονικά σχέδια συχνά πρέπει να επιτυγχάνουν βέλτιστη επίλυση παράλληλων παραμέτρων χωρίς εκτεταμένους ελέγχους ενώ είναι αναγκαίο να κατασκευάζονται υπό αυστηρούς χρονικούς, οικονομικούς και υλικούς περιορισμούς (Weinstock, 2008). Τι σημαίνει “Ψηφιακή Ροή Εργασίας”; Από τι αποτελείται; Τι σημαίνει ο όρος “File to Factory” και πως συνδέεται με τις Ψηφιακές Ροές Εργασίας; Ποια η επίδρασή τους στο ρόλο του αρχιτέκτονα; Ποιες αλλαγές και ποιες ευκαιρίες δημιούργησαν τα νέα ψηφιακά μέσα στις Ροές Εργασίας; Με ποιον τρόπο επηρέασαν τον τρόπο σχεδιασμού και κατασκευής των κτιρίων; Στόχος της παρούσας ερευνητικής εργασίας είναι η διερεύνηση των παραπάνω ερωτημάτων μέσω της μελέτης των νέων ψηφιακών διαδικασιών σχεδιασμού, παραγωγής και κατασκευής, καθώς όπως υπογράμμισε και ο Kolarevic προκαλούν όλο και περισσότερο την ιστορική σχέση ανάμεσα στην αρχιτεκτονική και τα μέσα παραγωγής της (Kolarevic, 2001). Η έρευνα αναπτύσσεται σε δύο επίπεδα. Στο πρώτο επίπεδο, αναλύεται η επιρροή των ψηφιακών μέσων στην διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής, καθώς και η επίδρασή τους στου παράγοντες που συμβάλλουν στην διεκπεραίωση

21

των διαδικασιών αυτών, όπως αναπτύχθηκαν τα τελευταία χρόνια στη σχετική βιβλιογραφία. Με βάση τη μελέτη της βιβλιογραφίας, ιδιαίτερα σημαντική είναι η κατανόηση της διαδικασίας του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού αλλά και η μελέτη των χαρακτηριστικών και των λειτουργιών των ψηφιακών μέσων (CAD/CAE/CAM), μέσα από αυτή. Στο δεύτερο επίπεδο παρατίθενται παραδείγματα αρχιτεκτονικών μελετών και επιχειρείται η προσέγγιση της πρακτικής πτυχής των ψηφιακών μέσων. Τέλος, μέσα από την παράλληλη μελέτη τόσο της βιβλιογραφίας όσο και των παραδειγμάτων η ερευνητική αυτή εργασία κλείνει με την εξαγωγή και παρουσίαση των συμπερασμάτων που απαντούν στα ερευνητικά ερωτήματα.

22

23

24

Κεφάλαιο 2

Ψηφιακή Ροή Εργασίας

27

Εισαγωγή

32

Ψηφιακός Σχεδιασμός 25

46

Από το Σχεδιασμό στην Παραγωγή

54

Ψηφιακή Παραγωγή

66

Ο Ρόλος του Αρχιτέκτονα

68

Σχεδιαστική Σκέψη

Κεφάλαιο 2

Ψηφιακή Ροή Εργασίας

26

Τελικά, οι ροές εργασίας που χρησιμοποιούν σήμερα οι αρχιτέκτονες και οι σχεδιαστές έχουν μετατοπιστεί από τις πιο γραμμικές διαδικασίες των γραμμών παραγωγής του 20ου αιώνα σε αυτές που επιτρέπουν την ανάδραση σε όλη την ομάδα σχεδιασμού και το χρονοδιάγραμμα του έργου. Η υιοθέτηση του “building information model” (BIM), επέτρεψε νέες ροές εργασίας που είναι πιο επαναληπτικές και συνεργατικές, και περισσότερο από ποτέ συντονισμένες με τις μεταγενέστερες διαδικασίες παραγωγής και κατασκευής (Garber, 2009).

2.1 Εισαγωγή Στην τρέχουσα επιχειρηματική πρακτική, μια ροή εργασίας ορίζεται ως μια «εξέλιξη βημάτων (εργασιών, γεγονότων, αλληλεπιδράσεων) που περιλαμβάνουν μια διαδικασία εργασίας, συμμετέχουν δύο ή περισσότερα άτομα, και δημιουργούν ή προσθέτουν αξία στις δραστηριότητες του οργανισμού» (“What is workflow?”). Ωστόσο, ροές εργασιών συναντάει κανείς για πρώτη φορά στις βιομηχανικές διαδικασίες που αναπτύχθηκαν τον 18ο αιώνα. Στο βιβλίο τους «Workflow Modeling», οι Alec Sharp και Patrick McDermott απεικονίζουν την ανάγκη για σχεδιασμό της ροής εργασιών, με τον εντοπισμό της κατάργησης του ρόλου των χειροτεχνών, «ειδικευμένοι άνθρωποι όπως υφαντές, σιδεράδες ή κοσμηματοπώλες που ήταν υπεύθυνοι για όλες τις φάσεις κατασκευής ενός ολοκληρωμένου τελικού προϊόντος» (Sharp and McDermott, 2008). Με την ανάπτυξη της ατμομηχανής του James Watt το 1781, προτάθηκε, καθώς οι διαδικασίες κατασκευής και τα προϊόντα γίνονταν πιο περίπλοκα, να χωριστεί η εργασία, μεταξύ ομάδων εργαζομένων, εκτελώντας ο καθένας ένα εξειδικευμένο καθήκον. Η εξειδίκευση οδήγησε σε τεράστια αύξηση του αριθμού των προϊόντων που θα μπορούσαν να παραχθούν. Ωστόσο, η «πραγματική κληρονομιά» της Βιομηχανικής Επανάστασης δεν ήταν ένα μεμονωμένο προϊόν, όπως η ατμομηχανή, αλλά η ιδέα ότι η πολύπλοκη εργασία θα μπορούσε να υποδιαιρεθεί σε πιο απλά καθήκοντα (Sharp and McDermott, 2008). Στις αρχές του 20ού αιώνα, η πρόοδος στην τεχνολογία κατασκευής, όπως η γραμμή παραγωγής της Fordism, επέτρεψε τη μαζική παραγωγή και τη μαζική κατανάλωση, αποκαλύπτοντας παράλληλα ότι οι ειδικοί που εργάζονταν στην γραμμή παραγωγής, δεν χρειάζονταν καθόλου ειδικές δεξιότητες, δηλαδή να εκπαιδεύονται με σκοπό να επαναλαμβάνουν μια συγκεκριμένη εργασία. Μέχρι τη δεκαετία του 1950 ο όρος «ροή εργασίας» χρησιμοποιήθηκε ήδη στα συστήματα διαχείρισης γραφείων, ο οποίος καθιερώθηκε τη δεκαετία του ‘90 με την ευρεία υιοθέτηση των τεχνολογιών της πληροφορίας στις επιχειρηματικές και κατασκευαστικές πρακτικές (“History of ‘Workflow”). Τελικά, οι ροές εργασίας που χρησιμοποιούν σήμερα οι αρχιτέκτονες και οι σχεδιαστές έχουν

27

μετατοπιστεί από τις πιο γραμμικές διαδικασίες των γραμμών παραγωγής του 20ου αιώνα σε αυτές που επιτρέπουν την ανάδραση σε όλη την ομάδα σχεδιασμού και το χρονοδιάγραμμα του έργου. Η υιοθέτηση του “building information model” (BIM), επέτρεψε νέες ροές εργασίας που είναι πιο επαναληπτικές και συνεργατικές, και περισσότερο από ποτέ συντονισμένες με τις μεταγενέστερες διαδικασίες παραγωγής και κατασκευής. Η διαδικασία δεν είναι πλέον μια επιχείρηση σχεδιασμού, οι αρχιτέκτονες ασχολούνται ολοένα και περισσότερο με την παραγωγή και την κατασκευή εξαρτημάτων, επιτρέποντάς τους να επεκτείνουν την περιοχή και τον παραδοσιακό ρόλο στον σχεδιασμό κτιρίων που έχουν κρατήσει από τον καιρό του Leon Battista Alberti τον 15ο αιώνα (Garber, 2009).

28

Εικόνα 1. Η Ford ήταν η πρώτη εταιρία που χρησιμοποίησε γραμμή παραγωγής το 1913.

Οι ροές εργασίας, στην πραγματικότητα, βρίσκονται στο παρασκήνιο όσον αφορά τα ολοκληρωμένα κτίρια. Τα κτίρια από μόνα τους, ειδικά τα πολύπλοκα, δεν μπορούν να μεταφέρουν τις δραστηριότητες συνεργασίας που έχουν αναπτύξει οι ομάδες σχεδιασμού στην εκτέλεση των κατασκευών. Αν και σε πολλές περιπτώσεις που σχεδιάστηκαν από αρχιτέκτονες, οι ροές εργασίας είναι συμμετοχικές, προσελκύουν μηχανικούς, κατασκευαστές, εργολάβους και άλλους, στο πλαίσιο της διαδικασίας παράδοσης του κτιρίου (Garber, 2017). Για τον Scott Marble (2012), « οι λογικές των ψηφιακών ροών εργασίας στην αρχιτεκτονική έχουν αρχίσει να συγκροτούν τον τρόπο που σχεδιάζουν οι αρχιτέκτονες, τον τρόπο που χτίζουν οι οικοδόμοι και τον τρόπο με τον οποίο αναδιοργανώνεται η βιομηχανία ». Ο σχεδιασμός των ροών εργασίας και η αξία τους στην υλοποίηση μεγάλων και σύνθετων κτιριακών έργων, ακολούθησε την πιο ισχυρή υιοθέτηση των πλατφορμών BIM (Building Information Model) καθώς και την ιδέα της ολοκληρωμένης υλοποίησης έργων. Και τα δύο είναι αποτέλεσμα του αυξημένου ενδιαφέροντος για τρισδιάστατη μοντελοποίηση που κατέστη δυνατή από την πρόοδο των υπολογιστών πριν από περίπου 30 χρόνια (Garber, 2017). Πολλοί αρχιτέκτονες, όμως, έχουν υιοθετήσει στόχους, μέσω μιας πιο διαφοροποιημένης και ανεπτυγμένης σχέσης μεταξύ του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού και των σύγχρονων τεχνολογιών. Η μαζική παραγωγή, για παράδειγμα, έδωσε τη θέση της στη μαζική προσαρμογή, όπου αντί των ανθρώπων που εργάζονται σε μια γραμμή παραγωγής για να παράγουν ένα μοναδικό στοιχείο, η ροή εργασίας περιλαμβάνει μια μικρότερη ομάδα εργαζομένων με κάποια εξειδικευμένη γνώση που μπορεί να προγραμματίζει τον εξοπλισμό για να παράγει ποικίλα στοιχεία (Garber, 2017). Οι τρέχουσες ροές εργασιών επιτρέπουν έτσι περισσότερες εξειδικευμένες λύσεις που μπορούν να προσαρμοστούν στις συγκεκριμένες ανάγκες των κτιρίων. Ο τρόπος με τον οποίο διαφέρουν από τη δεκαετία του 1990 είναι η ικανότητα της ομάδας σχεδιασμού να αναπτύξει ένα οικοδομικό σύστημα που εμπλέκει διάφορα κριτήρια όπως τη μορφή, την απόδοση, τη χρήση υλικών και ενέργειας, και το κόστος χρησιμοποιώντας εργαλεία τρισδιάστατης μοντελοποίησης και προσομοίωσης. Οι σχεδιαστικές αποφάσεις, όπως η τοποθέτηση και ο προσανατολισμός, ο μεγάλος όγκος δεδομένων και η προσβασιμότητα, μπορούν πλέον να ελεγχθούν πολύ νωρίς στη διαδικασία σχεδιασμού και να

29

συνδέονται με μελλοντικές δραστηριότητες, όπως η επιλογή του υλικού και η κατασκευή δομικών ή αρχιτεκτονικών στοιχείων. Ενώ η παραλλαγή της μορφής μπορεί πάντα να ελέγχεται αριθμητικά, και να συνδεθεί άμεσα με τα ειδικά κριτήρια που οδηγούν τις αποφάσεις σχεδιασμού (Garber, 2017). Ο Randy Deutsch αναπληρωτής διευθυντής του μεταπτυχιακού τμήματος στο University of Illinois, σε ένα άρθρο του στο περιοδικό Architectural Design, αναλύει την υλοποίηση πέντε πολύ διαφορετικών έργων. Παράλληλα, υπογραμμίζει ότι «Τα πέντε έργα που παρουσιάστηκαν, ενώ ήταν όλα διαφορετικά, ξεκίνησαν με τον ίδιο τρόπο: με μια ερώτηση». Στην ανάλυση του τελευταίου έργου, του Jacksonville Jaguars Amphitheater and Training Facility, ο Deutsch σχολιάζει ότι, «Η ισχυρή αλληλεξάρτηση και η συνεργασία μεταξύ αρχιτεκτόνων και δομικών μηχανικών αναπτύχθηκε για να δημιουργήσει μια αποτελεσματική και επαναληπτική ροή εργασιών σε όλες τις φάσεις του έργου, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού, της βελτιστοποίησης, της διόρθωσης, της ανάλυσης και της παραγωγής», όπως φαίνεται και στο Σχήμα 1 (Deutsch, 2017).

30

31

Σχήμα 1. Η ροή εργασιών όπως την περιέγραψε ο Randy Deutsch.

2.2 Ψηφιακός Σχεδιασμός 2.2.1 Σχεδιασμός Τα εργαλεία CAD συμβάλλουν στην υλοποίηση μιας διαδικασίας σχεδιασμού, κατά την οποία το μοντέλο του υπολογιστή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλη τη σχεδιαστική διαδικασία, για την πραγματοποίηση του σχεδιασμού. Η διαδικασία κατά την οποία δεν απαιτούνται άλλα μέσα όπως μοντέλα ή σχέδια φυσικής κλίμακας, για την διεκπεραίωση της διαδικασίας σχεδιασμού, μπορεί να θεωρηθεί διαδικασία ψηφιακού σχεδιασμού (Achten and Joosen, 2003). Η διαδικασία σχεδιασμού είναι μια έκφραση αφηρημένων ιδεών μέσω εικόνων και η μετατροπή τους στο σχέδιο ενός κτιρίου. Ο σχεδιασμός θεωρείται πολυεπίπεδη δραστηριότητα στην οποία δεν υπάρχει κάποιο γενικό εργαλείο για την επίλυση όλων των σχεδιαστικών προβλημάτων. Επομένως, είναι απαραίτητο ένα 32

περιβάλλον στο οποίο θα είναι δυνατή η επικοινωνία μεταξύ των διαφόρων εργαλείων σχεδιασμού. Είναι αναγκαίο να δημιουργηθούν τέτοιες συνθήκες εργασίας όπου οι δυνατότητες του επιλεγμένου εργαλείου δεν θα περιορίσουν το δημιουργικό δυναμικό του αρχιτέκτονα. Ο χώρος εργασίας πρέπει να επιτρέπει την κατάρτιση, τη σύνταξη, τη μοντελοποίηση και την αναζήτηση πληροφοριών με φυσικό και κατανοητό τρόπο. Η ευκολία κατανόησης της εργασίας στο νέο χώρο είναι εξαιρετικά σημαντική καθώς επιτρέπει στον σχεδιαστή να επικεντρωθεί σε προβλήματα σχεδιασμού, αντί του τρόπου χρήσης του εργαλείου (Asanowicz, 2012). Από την άλλη πλευρά, τα εργαλεία θα πρέπει να παρέχουν τη μέγιστη ευελιξία. Η δυσκολία συνίσταται επίσης στο γεγονός ότι δεν είναι δυνατόν εκ των προτέρων να προσδιοριστεί η εργασία των εργαλείων. Το πρόβλημα των εργαλείων συνδέεται άμεσα με το πρόβλημα των σχεδιαστικών μέσων. Εάν, όπως ισχυρίζεται ο Καναδός φιλόσοφος Marshall McLuhan, όλα τα μέσα είναι μια επέκταση των ανθρώπινων ικανοτήτων, ο υπολογιστής μπορεί να θεωρηθεί ως επέκταση των παραδοσιακών εργαλείων και ως εκ τούτου δεν έχει σημαντικό αντίκτυπο στη δημιουργική διαδικασία στην οποία χρησιμοποιούνται αυτά τα εργαλεία. Συνεπώς, στη διαδικασία της δημιουργίας η αλλαγή της μεθόδου εργασίας έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο από την αλλαγή των εργαλείων που χρησιμοποιήθηκαν (Asanowicz, 2012).

Tα εργαλεία ηλεκτρονικών υπολογιστών και οι τεχνικές μοντελοποίησης που διαθέτουμε τώρα, επιτρέπουν στα μοντέλα σχεδιασμού των υπολογιστών να καταστούν το κεντρικό μέσο καθ’ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας του σχεδιασμού (Achten and Joosen, 2003). Χάρη στην ανάπτυξη του λογισμικού CAD, έχει αυξηθεί η αποδοτικότητα των εργαλείων σχεδίασης, η σύνταξη προδιαγραφών των δομικών υλικών και η απόδοση της φωτορεαλιστικής απεικόνισης. Αυτό έχει επιτευχθεί με δύο τρόπους. Ο πρώτος είναι η ανάπτυξη “συμβατικών” προγραμμάτων CAD. Ο δεύτερος σχετίζεται με μια νέα φιλοσοφία όσον αφορά το έργο του σχεδιαστή, ο οποίος αναπτύσσει ένα “εικονικό μοντέλο” του αντικειμένου με βάση κατόψεις, τομές, όψεις και οπτικοποιήσεις που έχουν δημιουργηθεί από τον υπολογιστή. Ο σχεδιαστής μοντελοποιεί μια διαδικασία κατασκευής στον ψηφιακό χώρο (Asanowicz, 2012). Το τρισδιάστατο μοντέλο μπορεί να λειτουργήσει, ταυτόχρονα, ως δομικό μοντέλο, φυσικό μοντέλο, μοντέλο υλοποίησης και ούτω καθεξής (Achten and Joosen, 2003). Κατά τη διάρκεια της δημιουργικής διαδικασίας, ο σχεδιαστής συγκεντρώνει σταδιακά τις πληροφορίες σχετικά με το πρόβλημα, εφαρμόζοντας κατάλληλους κανόνες, εργαλεία και μέσα (Asanowicz, 2012), ενώ ταυτόχρονα, παράγει πολλά σκίτσα και φυσικά μοντέλα (Achten and Joosen, 2003). Η ανάπτυξη προγραμμάτων CAD επικεντρώθηκε στην ικανότητά τους να επεξεργάζονται ένα σχέδιο παρουσίασης. Η δημιουργική διαδικασία ήταν βασισμένη στο σκίτσο, όπως και στον παραδοσιακό αρχιτεκτονικό σχεδιασμό. Το σκίτσο που έχει γίνει στον υπολογιστή είναι το ίδιο με αυτό που θα μπορούσε να είχε γίνει σε ένα κομμάτι χαρτί. Αλλά ταυτόχρονα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον υπολογιστή όχι μόνο ως απλό εργαλείο, αλλά και ως μέσο. Επομένως, γίνεται σαφές ότι οι υπολογιστές μπορούν να διαδραματίσουν ρόλο μεσάζοντα στη δημιουργία χωρικών μεταφορών της μορφής (Asanowicz, 2012). Σε πολλές περιπτώσεις, ένα σημαντικό μέρος αυτών των σκαριφημάτων και των μοντέλων βασίζεται σε προηγούμενα σκίτσα και μοντέλα, με τοπικές διαφορές σε εκείνα τα σημεία όπου ο σχεδιαστής σκέφτεται το έργο. Επομένως, η σχεδίαση και η μοντελοποίηση υπό κλίμακα, περιλαμβάνουν αρκετό επανασχεδιασμό, αντιγραφή και μοντελοποίηση. Ένα ψηφιακό μοντέλο έχει μια πιθανώς μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, η οποία δεν απαιτεί συνεχή ανασυγκρότηση. Η άμεση συνέπεια αυτού είναι ότι ο σχεδιασμός δείχνει μεγαλύτερο βαθμό συνέπειας σε όλη τη διαδικασία (αποφεύγονται τα σφάλματα που προκαλούνται από την ανασυγκρότηση). Επίσης, σημαίνει ότι αποδίδει το μοντέλο

33

ως σχέδιο και όχι ως αναπαράσταση του σχεδίου (από τεχνική άποψη, εξακολουθεί να είναι μια αναπαράσταση), με άλλα λόγια, παίρνει μια σχεδιαστική θέση απέναντι στο ψηφιακό μοντέλο (Achten and Joosen, 2003). Ωστόσο, οι Achten και Joosen, υπογραμμίζουν ότι το πλεονέκτημα της υψηλότερης συνέπειας οδηγεί σε απώλεια απόκτησης γνώσεων που εμφανίζονται στο σκίτσο και στη μοντελοποίηση υπό κλίμακα. Όταν ανακατασκευάζεται ένα σχέδιο, δεν λαμβάνονται υπόψιν όλα τα τμήματα, παρά μόνο εκείνα τα σημεία που ελέγχονται τη δεδομένη στιγμή. Έτσι, χάνεται η ευκαιρία εξέτασης των σημείων που δημιουργούνται αυτόματα κατά τη διαδικασία ανακατασκευής (Achten and Joosen, 2003). Ξεχωριστός λόγος, όμως, πρέπει να γίνει για τα είδη του σχεδιασμού, και τον τρόπο που καθένα από αυτά λειτουργεί.

34

“Η

διαδικασία κατά την οποία δεν απαιτούνται άλλα μέσα όπως μοντέλα ή σχέδια φυσικής κλίμακας, για την διεκπεραίωση της διαδικασίας σχεδιασμού, μπορεί να θεωρηθεί διαδικασία ψηφιακού σχεδιασμού.

”

(Achten and Joosen, 2003)

35

2.2.2 Είδη Σχεδιασμού Ο Kas Oosterhuis (Oosterhuis, 2004), διαχωρίζει τις διαδικασίες ψηφιακού σχεδιασμού σε τέσσερις κατηγορίες. Η πρώτη, βασίζεται στη γεωμετρία των συνεχών καμπύλων και επιφανειών που περιγράφονται μαθηματικά ως NURBS (Non-Uniform Rational Basis Spline ή αλλιώς Μη-Ομοιόμορφες Ρητές Συναρτήσεις Παρεμβολής). Η δεύτερη βασίζεται στον παραμετρικό σχεδιασμό, η τρίτη βασίζεται στις γλώσσες προγραμματισμού και η τέταρτη βασίζεται στη κινηματική και στη δυναμική των κινήσεων. Όσον αφορά τις γλώσσες προγραμματισμού, τα σενάρια και ο προγραμματισμός αναφέρονται στη διαδικασία σύνταξης ενός απλού προγράμματος σε μια ωφέλιμη γλώσσα για την ενορχήστρωση της συμπεριφοράς. Αποτελείται από ένα σύνολο κωδικοποιημένων οδηγιών που επιτρέπει στον υπολογιστή να εκτελέσει μια επιθυμητή σειρά λειτουργιών (Oosterhuis, 2004). Από την άλλη πλευρά, ο David Rutten, δημιουργός του Grasshopper, υποστηρίζει ότι υπάρχουν πέντε κατηγορίες ψηφιακού σχεδιασμού. Ο χειροκίνητος σχεδιασμός (CAD), ο παραμετρικός σχεδιασμός, 36

ο γενετικός σχεδιασμός, ο υπολογιστικός σχεδιασμός και ο αλγοριθμικός σχεδιασμός (Rutten, 2013). Όμως, με τις γλώσσες προγραμματισμού μπορεί κανείς να πραγματοποιήσει αλγοριθμικό ή γενετικό σχεδιασμό. Επίσης, η τεχνική σχεδιασμού NURBS συγκαταλέγεται στην κατηγορία του χειροκίνητου σχεδιασμού που έχει αναφέρει ο Rutten. Επομένως, προκύπτουν έξι κατηγορίες σχεδιασμού (Σχήμα 2). Ας τις δούμε, όμως πιο αναλυτικά:

2.2.2.1 Άμεση Μοντελοποίηση Η άμεση μοντελοποίηση είναι η διαδικασία κατά την οποία δημιουργούνται σχήματα με το ποντίκι ή με το πληκτρολόγιο. Στον σχεδιασμό αυτό δεν καταγράφονται οι διαδικασίες αλλά μόνο τα αποτελέσματα της κάθε διαδικασίας (Rutten, 2013). Οι εξαιρετικά καμπυλόγραμμες επιφάνειες στην αρχιτεκτονική της ψηφιακής πρωτοπορίας περιγράφονται μαθηματικά ως NURBS, το οποίο είναι ένα ακρώνυμο που στα ελληνικά σημαίνει Μη Ομοιόμορφες Ρητές Συναρτήσεις Παρεμβολής. Αυτό που κάνει τις καμπύλες και τις επιφάνειες NURBS ιδιαίτερα ελκυστικές είναι το γεγονός ότι μπορεί κανείς να ελέγξει το σχήμα τους από τα σταθμισμένα σημεία ελέγχου από τα οποία αποτελείται. Οι NURBS κάνουν τις ποικίλες μορφές της ψηφιακής αρχιτεκτονικής, υπολογιστικά πιθανές, και την

κατασκευή τους εφικτή μέσω μηχανών ψηφιακού ελέγχου με υπολογιστή (CNC). Ο κύριος λόγος για την εκτεταμένη υιοθέτησή τους είναι η ικανότητα των NURBS να κατασκευάσουν ένα ευρύ φάσμα γεωμετρικών μορφών, από ευθείες γραμμές και πλατωνικά στερεά έως εξαιρετικά σύνθετες, σμιλεμένες επιφάνειες. Από υπολογιστικής απόψεως, οι NURBS παρέχουν μια αποτελεσματική αναπαράσταση δεδομένων των γεωμετρικών μορφών, χρησιμοποιώντας ένα ελάχιστο ποσό δεδομένων και σχετικά λίγα βήματα για τον υπολογισμό του σχήματος, για το λόγο αυτό, τα περισσότερα από τα ψηφιακά προγράμματα μοντελοποίησης σήμερα βασίζονται στις NURBS, ως υπολογιστική μέθοδο για την κατασκευή σύνθετων επιφανειών και, σε ορισμένους μοντελιστές, ακόμη και για συμπαγή μοντέλα (Kolarevic, 2005).

2.2.2.2 Παραμετρικός Σχεδιασμός Με τη χρήση παραμέτρων, οι σχεδιαστές θα μπορούσαν να δημιουργήσουν έναν απεριόριστο αριθμό παρόμοιων αντικειμένων, γεωμετρικές εκδηλώσεις ενός προηγούμενου ξεκάθαρου σχήματος μεταβλητών διαστάσεων, σχεσιακών ή λειτουργικών εξαρτήσεων. Όταν στις συγκεκριμένες μεταβλητές αποδίδονται συγκεκριμένες τιμές, δημιουργούνται συγκεκριμένες περιπτώσεις από ένα δυνητικά άπειρο φάσμα δυνατοτήτων. Στον παραμετρικό σχεδιασμό, είναι οι παράμετροι ενός συγκεκριμένου σχεδιασμού που δηλώνονται, όχι το σχήμα του. Με την ανάθεση διαφορετικών τιμών στις παραμέτρους, μπορούν να δημιουργηθούν διαφορετικά αντικείμενα ή διαμορφώσεις (Kolarevic, 2005). Κάθε φορά που μια παράμετρος αλλάζει, το μοντέλο αναπλάθεται για να εκφράσει τη νέα τιμή. Το παραμετρικό μοντέλο αντιπροσωπεύει τη ρύθμιση ενός μεταδιδόμενου επιτρέποντας την αναδιαμόρφωση του σχεδιασμού (Oosterhuis, 2004). Οι εξισώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να περιγράψουν τις σχέσεις μεταξύ αντικειμένων, καθορίζοντας έτσι μια συνθετική γεωμετρία - την “συστατική γεωμετρία που είναι αμοιβαία συνδεδεμένη”. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να δημιουργηθούν αλληλεπιδράσεις μεταξύ αντικειμένων και να προσδιοριστεί η συμπεριφορά των αντικειμένων υπό μετασχηματισμούς. Όπως παρατηρεί ο Mark Burry, ιδρυτής του Swinburne University of Technology’s Smart Cities Research Institute, “η ικανότητα αποσαφήνισης, προσδιορισμού και αναδιάρθρωσης γεωμετρικών σχέσεων έχει ιδιαίτερη αξία”. Η συνέπεια είναι ότι ο παραμετρικός σχεδιασμός δεν σημαίνει απαραίτητα σταθερές μορφές. Όπως καταδεικνύεται από τον Burry, μπορεί κανείς να αναπτύξει μία παραμόρφωση – μια ασταθή χωρική και τοπολογική περιγραφή της

37

μορφής με σταθερά χαρακτηριστικά (Kolarevic, 2005). Από όλα τα παραπάνω γίνεται φανερό ότι, στον Παραμετρικό Σχεδιασμό, οι διαδικασίες καταγράφονται και μπορούν να τροποποιηθούν, ενώ τα αποτελέσματα έχουν τη δυνατότητα αναπροσαρμογής (Rutten, 2013).

2.2.2.3 Κινηματική και Δυναμική των κινήσεων Η αρχιτεκτονική μορφή, αντί να θεωρείται στατική, αδρανής κατασκευή, είναι εννοιολογικά μια πολύ εύπλαστη, μεταβλητή οντότητα που εξελίσσεται δυναμικά μέσω των μεταμορφωτικών της αλληλεπιδράσεων με εξωτερικές δυνάμεις. Σύμφωνα με τον Lynn, ιδρυτή του Greg Lynn Form (1999), στη θέση ενός ουδέτερου αφηρημένου χώρου, «το πλαίσιο του σχεδιασμού γίνεται ένας ενεργά αφηρημένος χώρος, ο οποίος κατευθύνει μέσα από ένα ρεύμα δυνάμεων, το οποίο μπορεί να αποθηκευτεί ως πληροφορία με το σχήμα της μορφής». Η δύναμη, ως αρχική συνθήκη, παράγει ως αποτελέσματα τόσο την κίνηση όσο και συγκεκριμένες πτυχές της μορφής. Σύμφωνα με τον 38

Lynn, “ενώ η κίνηση υπονοεί την πορεία και τη δράση, η κινούμενη εικόνα υπαινίσσεται την εξέλιξη της μορφής και το σχηματισμό των δυνάμεων”, καθιστώντας έτσι τις δυνάμεις που υπάρχουν στο δεδομένο πλαίσιο, θεμελιώδεις, για τη δημιουργία μορφών στην αρχιτεκτονική. Το εργαλείο για την εννοιολογική αυτή μετατόπιση είναι η χρήση των ψηφιακών μέσων, όπως το λογισμικό κινούμενων εικόνων και ειδικών εφέ, τα οποία χρησιμοποιεί ο Lynn ως εργαλεία σχεδιασμού και όχι ως συσκευές για απόδοση και απεικόνιση (Kolarevic, 2005).

2.2.2.4 Γενετικός Σχεδιασμός Οι έννοιες της βιολογικής ανάπτυξης και της μορφής, δηλαδή του εξελικτικού μοντέλου της φύσης, μπορούν να εφαρμοστούν και ως γενετική διαδικασία για την αρχιτεκτονική μορφή, υποστηρίζει ο John Frazer στο βιβλίο του Evolutionary Architecture (Frazer, 1995). Σύμφωνα με τον Frazer, οι αρχιτεκτονικές έννοιες εκφράζονται ως σύνολο γενετικών κανόνων, ενώ η ανάπτυξη και η εξέλιξή τους μπορούν να κωδικοποιηθούν ψηφιακά. Το γενετικό σενάριο των οδηγιών παράγει ένα μεγάλο αριθμό «πρωτότυπων μορφών που στη συνέχεια αξιολογούνται με βάση την απόδοσή τους σε ένα προσομοιωμένο περιβάλλον». Σύμφωνα με τον Frazer, οι αναδυόμενες μορφές είναι συχνά απροσδόκητες. Η βασική ιδέα πίσω από την εξελικτική προσέγγιση στην αρχιτεκτονική είναι αυτή

του γενετικού αλγορίθμου, “μια κατηγορία άκρως παράλληλων εξελικτικών, προσαρμοστικών διαδικασιών αναζήτησης”, όπως ορίζονται από τον Frazer. Το καθήκον του αρχιτέκτονα είναι να καθορίσει την κοινή πηγή της μορφής, τη «γενετική κωδικοποίηση» για μια μεγάλη οικογένεια παρόμοιων αντικειμένων, στην οποία η ποικιλία επιτυγχάνεται μέσω διαφορετικών διαδικασιών “αναπαραγωγής”. Όπως συνέβη με άλλες σύγχρονες προσεγγίσεις σχεδιασμού, στις διαδικασίες γενετικής κωδικοποίησης, η έμφαση μετατοπίζεται στην εύγλωττη εσωτερική λογική του έργου παρά στην εξωτερική μορφή (Kolarevic, 2005).

2.2.2.5 Υπολογιστικός Σχεδιασμός Στον Υπολογιστικό Σχεδιασμός τα σχήματα δεν καθορίζονται άμεσα, αλλά είναι αποτέλεσμα κάποιου είδους υπολογισμών-προσομοίωσης (Rutten, 2013). Ο υπολογισμός (computation) είναι ένας όρος που διαφέρει, αλλά συγχέεται συχνά, με την ψηφιοποίηση (computerization). Ενώ ο υπολογισμός είναι μια διαδικασία υπολογισμού, δηλαδή ο προσδιορισμός με μαθηματικές ή λογικές μεθόδους, η ψηφιοποίηση (computerization) είναι η πράξη εισαγωγής, επεξεργασίας ή αποθήκευσης πληροφοριών σε έναν υπολογιστή ή σε ένα σύστημα υπολογιστή. Η ψηφιοποίηση (computerization) αφορά την αυτοματοποίηση, τον εκμηχανισμό και τη μετατροπή. Γενικά, περιλαμβάνει την ψηφιοποίηση οντοτήτων ή διαδικασιών που είναι προαποφασισμένες, προπαρασκευασμένες και καλά καθορισμένες. Αντίθετα, ο υπολογισμός αφορά την εξερεύνηση απροσδιόριστων, αόριστων, συγκεχυμένων και συχνά ακαθόριστων διαδικασιών. Λόγω του εξερευνητικού του χαρακτήρα, ο υπολογισμός στοχεύει στην εξομοίωση ή την επέκταση της ανθρώπινης νοημοσύνης. Έχει να κάνει με τον εξορθολογισμό, τον συλλογισμό, τη λογική, τον αλγόριθμο, την αφαίρεση, την επαγωγή, την εξαγωγή, την εξερεύνηση και την εκτίμηση. O υπολογισμός, ως εργαλείο σχεδιασμού του υπολογιστή, είναι γενικά περιορισμένος. Το πρόβλημα με αυτή την κατάσταση είναι ότι οι σχεδιαστές δεν εκμεταλλεύονται την υπολογιστική ισχύ του υπολογιστή. Ενώ η έρευνα και η ανάπτυξη λογισμικού περιλαμβάνει εκτεταμένες υπολογιστικές τεχνικές, οι χειρισμοί με βάση το ποντίκι της τρισδιάστατης μοντελοποίησης, δεν είναι απαραίτητα πράξεις υπολογισμού (Terzidis, 2006).

39

2.2.2.6 Αλγοριθμικός Σχεδιασμός Ο Αλγοριθμικός Σχεδιασμός είναι αρκετά παρόμοιος με τον Παραμετρικό Σχεδιασμό ενώ συμπίπτει πολύ και με τον Υπολογιστικό Σχεδιασμό. Ωστόσο η διαδικασία είναι πιο κεντρική. Ενώ στα υπόλοιπα είδη σχεδιασμού πραγματοποιείται καταγραφή είτε των αποτελεσμάτων, είτε των διαδικασιών, στον Αλγοριθμικό Σχεδιασμό δημιουργείτε άμεσα ένας αλγόριθμος προσαρμοσμένος στις εκάστοτε ανάγκες. Θα μπορούσαμε να ισχυριστούμε ότι αυτή είναι η καλύτερη περιγραφή του Grasshopper (Rutten, 2013). Ο αλγοριθμικός σχεδιασμός δεν εξαλείφει τις διαφορές αλλά ενσωματώνει τόσο την υπολογιστική πολυπλοκότητα όσο και τη δημιουργική χρήση των υπολογιστών. Για τους αρχιτέκτονες, ο αλγοριθμικός σχεδιασμός παρέχει την δυνατότητα στον σχεδιαστή να μετατοπίζεται από τον «προγραμματισμό της αρχιτεκτονικής» στην «αρχιτεκτονική του προγραμματισμού». Για πρώτη φορά ίσως ο αρχιτεκτονικός σχεδιασμός να μην συμβαδίζει ούτε με τον φορμαλισμό, ούτε με τον ορθολογισμό, αλλά με την έξυπνη μορφή και την ανιχνεύσιμη δημιουργικότητα. Αντί για 40

άμεσο προγραμματισμό, η κωδικοποίηση της πρόθεσης σχεδιασμού χρησιμοποιώντας γλώσσες προγραμματισμού που είναι διαθέσιμες σε τρισδιάστατα πακέτα μπορούν να δημιουργήσουν συνέπεια, δομή, συνεκτικότητα, δυνατότητα ανίχνευσης και ευφυΐα σε τρισδιάστατη μορφή. Με τη χρήση γλωσσών προγραμματισμού, οι σχεδιαστές μπορούν να ξεπεράσουν το ποντίκι, ξεπερνώντας τους περιορισμούς του εργοστασιακού τρισδιάστατου λογισμικού (Terzidis, 2006).

Σχήμα 2. Είδη Σχεδιασμού.

41

2.2.3 Εύρεση Μορφής Η διαδικασία εύρεσης μορφής, είναι μια υβριδική διαδικασία. Βασίζεται σε ποικίλες έννοιες και τεχνικές, που ενσωματώνουν ψηφιακά και μη ψηφιακά μέσα: οι λωρίδες και οι καμπύλες που παράγονται με το χέρι, τα τρισδιάστατα μοντέλα και τα φυσικά μοντέλα, χρησιμοποιούνται συμπληρωματικά στη δημιουργική διαδικασία (Oosterhuis, 2004). Ο ισχυρισμός ότι ο υπολογιστής είναι ο πρωταρχικός παράγοντας πίσω από την ελευθερία της μορφής που πολλοί αρχιτέκτονες ασκούν επί του παρόντος στα σχέδιά τους, αντικρούεται άμεσα από την σύντομη εξέταση της αρχιτεκτονικής ιστορίας. Τα κτίρια με σύνθετες μορφές δεν είναι καινούργια. Αντίθετα, η πολυπλοκότητα αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι των περισσότερων αρχιτεκτονικών στυλ, τόσο σε γενικές μορφές όσο και σε κατασκευές και σε λεπτομέρειες. Η συμβολή του υπολογιστή συνέβαλε στο γεγονός ότι για πρώτη φορά διαθέτουμε την απαραίτητη τεχνολογία 42

για να μοντελοποιούμε την πολυπλοκότητα με άνεση, ακρίβεια και ορθότητα (Evans 1995). Ωστόσο, η δυνατότητα αυτής της τεχνολογίας δεν είναι εύκολα αντιληπτή στα τρέχοντα περιβάλλοντα CAD και στις αντίστοιχες CAAD (Computer-Aided Architectural Design) προσεγγίσεις. Ο κύριος λόγος για αυτό είναι, η συχνά χωρίς σκέψη, αναπαραγωγή των αναλογικών πρακτικών (Koutamanis, 2001). Οι παραδοσιακές αρχιτεκτονικές αναπαραστάσεις αναφέρονται κυρίως στη δισδιάστατη επίπεδη γεωμετρία, με λειτουργίες όπως η τομή και η ανάπτυξη γνωστών σύνθετων επιφανειών ως τα δυσκολότερα προβλήματα. Ο περιορισμός σε δύο διαστάσεις είναι προφανής αναγκαιότητα με τα αναλογικά μέσα και η χρήση της επίπεδης γεωμετρίας είναι σύμφωνη τόσο με αυτά τα μέσα όσο και με τους παραστατικούς σκοπούς της αναπαράστασης. Ακόμη και όταν περιγράφουν περίπλοκες μορφές, αυτές οι μορφές είναι αρκετά γνωστές από το σύστημα περιορισμού στο οποίο ανήκουν. Η μεταφορά τέτοιων αναπαραστάσεων στον υπολογιστή συνοδεύτηκε από εκτεταμένη χρήση της γεωμετρίας συντεταγμένων. Αυτό απλοποίησε πολλά παραδοσιακά προβλήματα διαμόρφωσης, από την παραγωγή επιφανειών και γεωμετρικών μετασχηματισμών μέχρι την κατασκευή επίπεδων προβολών (Koutamanis, 2001). Στον σύγχρονο αρχιτεκτονικό σχεδιασμό, τα ψηφιακά μέσα χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο όχι ως εργαλείο αναπαράστασης, αλλά ως

παραγωγικό εργαλείο για την δημιουργία της μορφής και του μετασχηματισμού της, της ψηφιακής μορφογένεσης. (Kolarevic, 2005) Από την άλλη πλευρά, ορισμένοι ισχυρίστηκαν ότι ο υπολογιστής δεν αποτελεί απλώς ένα «εργαλείο» οπτικοποίησης και κατασκευής, αλλά μάλλον είναι ένας «συνεργάτης», όσον αφορά την εύρεση μορφής και τη σύλληψη της ιδέας. (Barrow and Mathew, 2005) Σε μια ριζική απομάκρυνση από τις αιώνιες παραδόσεις και τα πρότυπα αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, οι ψηφιακά παραγόμενες μορφές δεν σχεδιάζονται με σκοπό την συμβατική κατανόηση αυτών των όρων, αλλά υπολογίζονται από την επιλεγμένη παραγωγική υπολογιστική μέθοδο. Αντί να μοντελοποιούν μια εξωτερική μορφή, οι σχεδιαστές διατυπώνουν μια εσωτερική γενετική λογική, η οποία στη συνέχεια παράγει, με αυτόματο τρόπο, μια σειρά δυνατοτήτων από τις οποίες ο σχεδιαστής θα μπορεί να επιλέξει μια κατάλληλη πρόταση για περαιτέρω ανάπτυξη (Kolarevic, 2005). Ταυτόχρονα, η μοντελοποίηση με βάση τον υπολογιστή παρέχει τα ισχυρότερα εργαλεία για την παραγωγή μορφών πέρα από τις πολυεδρικές δομές, την εξερεύνηση δυναμικών παραμέτρων όπως η κινηματική και η ανάλυση πολλών πτυχών μέσω διακεκριμένων τεχνικών όπως τα πεπερασμένα στοιχεία. Αυτά τα εργαλεία δεν πέρασαν απαρατήρητα. Έχει οδηγήσει σε ανανεωμένο ενδιαφέρον όσον αφορά την πολυπλοκότητα και τις ασυνήθιστες μορφές που μπορεί να προσδιοριστούν, να αναπαραχθούν και να υπολογιστούν από τα αρχικά στάδια του σχεδιασμού (Koutamanis, 2001). Οι προβλεπόμενες σχέσεις μεταξύ του σχεδιασμού και των αναπαραστάσεων εγκαταλείπονται προς όφελος της υπολογιστικής παραγόμενης πολυπλοκότητας. Μοντέλα σχεδιασμού ικανά για συνεπή, συνεχή και δυναμικό μετασχηματισμό αντικαθιστούν τους στατικούς κανόνες των συμβατικών διαδικασιών. Σύνθετες καμπυλόγραμμες γεωμετρίες παράγονται με την ίδια ευκολία όπως οι Ευκλείδειες γεωμετρίες επίπεδων σχημάτων και κυλινδρικών, σφαιρικών ή κωνικών μορφών. Το σχέδιο δεν “παράγει” πλέον το σχεδιασμό, ενώ οι τομές επιτυγχάνουν καθαρά επεξηγηματικό ρόλο. Τα πλέγματα, οι επαναλήψεις και οι συμμετρίες χάνουν τον προηγούμενο λόγο ύπαρξής τους, καθώς η απεριόριστη μεταβλητότητα καθίσταται εφικτή, όσο εφικτή είναι η διαμόρφωση, ενώ η μαζική προσαρμογή παρουσιάζει εναλλακτικές λύσεις στη μαζική παραγωγή. Οι ψηφιακά γενετικές διεργασίες δημιουργούν νέους τομείς για την εννοιολογική, μορφολογική και τεκτονική εξερεύνηση, εύγλωττα και η αρχιτεκτονική μορφολογία επικεντρώνεται στις αναδυόμενες και προσαρμοστικές

43

ιδιότητες της μορφής. Η έμφαση μετατοπίζεται από την “κατασκευή της μορφής” στην “εύρεση της μορφής”, την οποία πολλές, ψηφιακά βασισμένες, παραγωγικές τεχνικές φαίνεται να προκαλούν σκόπιμα. Στον τομέα της μορφής, το σταθερό αντικαθίσταται από το μεταβαλλόμενο, και η μοναδικότητα από την πολλαπλότητα (Kolarevic, 2005). Στις σύγχρονες υπολογιστικές προσεγγίσεις για το σχεδιασμό, υπάρχει ρητή αναγνώριση ότι η αποδοχή των απρόβλεπτων και απροσδόκητων είναι αυτό που συχνά ανοίγει το δρόμο προς την εφεύρεση και τον δημιουργικό μετασχηματισμό. Η μη γραμμικότητα, η απροσδιοριστία και η ανάδυση αναζητούνται σκόπιμα. Οι δυνάμεις που χρησιμοποιούμε στη γένεση της μορφής δεν προέρχονται από τις πραγματικές εσωτερικές επιρροές, αλλά συχνά εξάγονται από ευρύτερα πλαίσια που δεν είναι αυστηρά φυσικά. Ο σχεδιασμός δεν αντικατοπτρίζει εκ των προτέρων την αντίληψη της μορφής του σχεδιαστή, αλλά αναπτύσσεται διαδραστικά μέσω μιας σειράς πειραμάτων που βασίζονται σε συγκεκριμένες αλλαγές των ελεύθερα επιλεγμένων παραμέτρων. Οι πληροφορίες 44

γίνονται μορφή, μέσω μιας διαδικασίας αλληλεπίδρασης μεταξύ του σχεδιαστή και του υπολογιστή. Οι μορφές που δημιουργούμε δεν είναι ποτέ αυθαίρετες, μπορούν να εξηγηθούν και να υποβληθούν σε εξορθολογισμό (Kolarevic, 2005).

Δεδομένου ότι οι ελεύθερες μορφές αποτελούνται από μεγάλο αριθμό μεμονωμένων εξαρτημάτων, η προσπάθεια σχεδιασμού κλιμακώνεται με τον αριθμό των στοιχείων. Ο αριθμός των συνθηκών που πρέπει να εκπληρωθούν και τα σχέδια που πρέπει να δημιουργηθούν, είναι σε πολλές περιπτώσεις εκτός της προγραμματισμένης διαδικασίας σχεδιασμού. Μερικές φορές αυτό αποφεύγεται δημιουργώντας “εν-μέρει ελεύθερες” μορφές από περιορισμένο αριθμό επαναλαμβανόμενων στοιχείων των οποίων η τακτικότητα δεν είναι ορατή εκ πρώτης όψεως, όπως το Εθνικό Κολυμβητικό Στάδιο στο Πεκίνο από τους PTW Architects (Εικόνα 2), το οποίο θα δούμε αναλυτικά παρακάτω. Αυτός ο εξορθολογισμός μειώνει το κόστος υλοποίησης καθώς και το ποσοστό σφάλματος κατά την κατασκευή, αλλά δεν ικανοποιεί πάντα τις προθέσεις των σχεδιαστών (Scheurer, 2005). Η πρακτική του σχεδιασμού των κτιρίων με σκοπό την προσαρμογή τους στις διαθέσιμες τεχνικές κατασκευής δεν είναι καινούργια. Από τους ρωμαϊκούς ναούς έως τους γοτθικούς καθεδρικούς ναούς, οι αρχιτέκτονες σχεδίαζαν με γνώμονα τις πρακτικές λεπτομέρειες του οικοδομικού τομέα. Έργα όπως η Sidney Opera του Utzon και το Pavilion Philips του Le Corbusier παρουσίαζαν πολύπλοκα σχέδια τα οποία δεν μπορούσαν να κατασκευαστούν όπως είχαν σχεδιαστεί αρχικά από τους αρχιτέκτονες. Αυτά τα σχέδια έπρεπε να απλουστευθούν και να πειθαρχήσουν για να υλοποιηθούν (Fischer 2012), μια πρακτική που αναφέρεται σήμερα ως εξορθολογισμός. Το λογισμικό CAD επιτρέπει στους αρχιτέκτονες να σχεδιάσουν ένα φαινομενικά απεριόριστο φάσμα γεωμετρικών. Ωστόσο, οι τεχνικές κατασκευής με τη βοήθεια υπολογιστών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή αυτών των σχημάτων δεν είναι παντοδύναμες και έχουν πολλούς περιορισμούς που σχετίζονται με τις φυσικές δυνατότητες των μηχανημάτων κατασκευής ή των ιδιοτήτων των υλικών (Kilian, 2006). Στην αρχιτεκτονική, η προσαρμογή των πρακτικών περιορισμών κατασκευής συχνά αναφέρεται ως ο εξορθολογισμός του σχεδιασμού (Hesselgren et al., 2018).

Εικόνα 2. Το Beijing National Aquatics Center, ή αλλιώς “WaterCube”, στο Πεκίνο, δημιουργήθηκε από τους PTW Architects.

45

2.3 Από τον Σχεδιασμό στην Παραγωγή Η ψηφιακή εποχή έχει αναδιαμορφώσει ριζικά τη σχέση ανάμεσα στην ιδέα και την παραγωγή, δημιουργώντας μια άμεση σχέση, μεταξύ του τι μπορεί να σχεδιαστεί και του τι μπορεί να κατασκευαστεί. Τα κτιριακά έργα σήμερα πέρα του ότι δημιουργούνται ψηφιακά, υλοποιούνται και ψηφιακά, μέσω των διαδικασιών “από το αρχείο στο εργοστάσιο”, με τεχνολογίες υπολογιστικής ψηφιακής παραγωγής (Kolarevic, 2005). Ωστόσο, η μετάβαση από το σχεδιασμό στην κατασκευή εξακολουθεί να είναι ένας αδύναμος κρίκος, τουλάχιστον όταν απαιτούνται πιο πολύπλοκες διαδικασίες και μεγάλες ποσότητες μεμονωμένων εξαρτημάτων (Stehling et al., 2017). Τι εννοούμε όμως με τον όρο “File to Factory”; Η διαδικασία File to Factory αποτελεί μέρος μιας νέας αντίληψης της δημιουργίας και υλοποίησης των χωρικών μορφών που αντιστοιχούν σε ένα νέο σύνολο αξιών, όρων και προτεραιοτήτων. Στη 46

σύγχρονη αρχιτεκτονική δημιουργία, η λεπτομέρεια γίνεται ένα κρίσιμο ζήτημα αρχιτεκτονικής ποιότητας. Τα κατασκευαστικά στοιχεία, συχνά, σχεδιάζονται αυτόνομα και ανεξάρτητα από την τελική μορφή του κτιρίου. Οι αρχιτέκτονες οργανώνουν τις σχεδιαστικές προτάσεις με βάση την προσαρμοστικότητα, τον μετασχηματισμό και την ευελιξία των κατασκευαστικών στοιχείων. Στην περίπτωση αυτή, ο σχεδιασμός του κτιρίου αρχίζει από το σχεδιασμό αυτών των στοιχείων και όχι το αντίστροφο. Ο γενικός σχεδιασμός ενός στοιχείου επιτρέπει, παραμετρικά, την κατασκευή μοναδικών στοιχείων που ακολουθούν την ίδια λογική και δομή, αλλά κατέχουν διαφορετικές θέσεις σε μια σύνθετη, πολυδιάστατη μορφή (Voyatzaki, 2009). Σύμφωνα με τον Kas Oosterhuis διάσημο αρχιτέκτονα και ιδρυτή των ONL, το File to Factory είναι η μετάβαση από το σχεδιασμό στην κατασκευή, ή αλλιώς, η ομαλή συγχώνευση της διαδικασίας σχεδιασμού στην παραγωγή. Περιλαμβάνει την άμεση μεταφορά δεδομένων από ένα λογισμικό τρισδιάστατης μοντελοποίησης σε ένα μηχάνημα CNC (Computer Numerically Controlled), ενώ χρησιμοποιούνται στρατηγικές ψηφιακού σχεδιασμού και κατασκευής, βασισμένες σε υπολογιστικές έννοιες (Oosterhuis, 2004). Η επικοινωνία μέσω του αρχείου είναι απαραίτητη σε καταστάσεις όπου απαιτούνται σχεδιαστικές πληροφορίες, οι οποίες είναι πολύ ακριβείς ή πολύπλοκες, για τα

συμβατικά μέσα. Όπως υπογράμισσε ο καθηγητής του ΕΜΠ Δημήτρης Παπαλεξόπουλος, η προσέγγιση F2F περιλαμβάνει την πιθανή αναφορά σε ένα παραμετρικό μοντέλο κατασκευής με περιγραφές των μεμονωμένων τμημάτων, τις παραμετρικές τους σχέσεις και τις μεθόδους αλλαγής της συνολικής μορφής και δομής. Ο σχεδιασμός F2F περιλαμβάνει τον σχεδιασμό μιας διαδικασίας ψηφιακής επικοινωνίας με τον κατασκευαστή, την αναζήτηση λογισμικού συμβατότητας μεταξύ των εμπλεκόμενων μερών, την εκτίμηση των δυνατοτήτων των μηχανημάτων CNC και των προοπτικών αλλαγής και βελτίωσης της απόδοσης (Voyatzaki, 2009). Ο Παπαλεξόπουλος στο συνέδριο “File to Factory: The Design and Fabrication of Innovative Forms in a Continuum” που πραγματοποιήθηκε το 2009 στα Χανιά, με σκοπό να αποσαφηνίσει πλήρως τον όρο F2F, ανέλυσε την κάθε λέξη ξεχωριστά. Το F2F (File to Factory) είναι ο σχεδιασμός μιας διαδικασίας που οδηγεί στην υλοποίηση ενός έργου και πιο συγκεκριμένα: •

File: Το αρχείο αφορά τις γνώσεις, τις ιδέες, τις έννοιες, το σχεδιασμό, την έρευνα και όλες τις ενσωματωμένες πληροφορίες όπως τις ιδιότητες υλικών κλπ.

•

To: Είναι η επικοινωνία, η μετάφραση, ο μετασχηματισμός του αρχείου καθώς και η δημιουργία μιας κοινής γλώσσας (σενάριο, λογισμικό) μεταξύ του αρχείου (File) και του εργοστασίου (Factory).

•

Factory: Το εργοστάσιο είναι όλα όσα σχετίζονται με τη δράση. Δηλαδή οι βιομηχανικές διαδικασίες, η παραγωγή, η κατασκευή και η εφαρμογή καινοτόμων υλικών (Voyatzaki, 2009, p. 2).

Σύμφωνα με την προσέγγιση της συνέχειας μεταξύ του σχεδιασμού και της κατασκευής, οι πληροφορίες του σχεδιασμού γίνονται πληροφορίες κατασκευής και βιομηχανικής δομής. Τα εργαλεία που υποστηρίζουν την συνέχεια μεταξύ του σχεδιασμού και της κατασκευής είναι ουσιαστικά, μια γενετική λογική, που επενδύεται σε ένα τρισδιάστατο μοντέλο το οποίο διαχειρίζεται βάσεις δεδομένων (Papalexopoulos, 2006). Πιο συγκεκριμένα, η μετάβαση από το σχεδιασμό στην κατασκευή ξεκινάει αμέσως μετά το σχεδιασμό και τελειώνει λίγο πριν την παραγωγή, γεμίζοντας το κενό μεταξύ του σχεδιαστή και του κατασκευαστή, διαπραγματεύοντας τις αντίστοιχες απαιτήσεις και δημιουργώντας μια βιώσιμη σύνδεση (Scheurer, 2005). Πιο συγκεκριμένα, περιλαμβάνει την άμεση μεταφορά δεδομένων από ένα λογισμικό τρισδιάστατης μοντελοποίησης σε ένα μηχάνημα

47

CNC (Computer Numerically Controlled), ενώ χρησιμοποιεί στρατηγικές ψηφιακού σχεδιασμού και κατασκευής, βασισμένες σε υπολογιστικές έννοιες (Oosterhuis, 2004). Στόχος, είναι η υλοποίηση μιας “αλυσίδας ψηφιακών διαδικασιών” που θα περιλαμβάνει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες σε ένα ή περισσότερα παραμετροποιημένα ψηφιακά μοντέλα και θα επιτρέπει την κατασκευή πολλών μεμονωμένων στοιχείων χωρίς να χρειάζεται ο σχεδιασμός κάθε παραλλαγής χειροκίνητα (Scheurer, 2005). Όπως τόνισε και ο Παπαλεξόπουλος, πλέον το τρισδιάστατο μοντέλο πέρα από εργαλείο αναπαράστασης, γίνεται μέσο πληροφόρησης, που εξασφαλίζει τη συνοχή μεταξύ του σχεδιασμού και της κατασκευής ενώ, ταυτόχρονα, διαχειρίζεται τις σχέσεις όλων των συμμετεχόντων στη διαδικασία σχεδιασμού-κατασκευής (Papalexopoulos, 2006). Ο Scheurer, υποστηρίζει ότι η διαδικασία η οποία οδηγεί από το σχεδιασμό στην παραγωγή σύνθετων δομών υλοποιείται σε έξι στάδια, όπως φαίνεται και στο Σχήμα 3 παρακάτω. Το πρώτο στάδιο, αφορά τον ορισμό των γεωμετρικών, των λειτουργικών και των κατασκευαστικών απαιτήσεων. Ανάλογα 48

με τον τύπο του έργου, η εστίαση μπορεί να μετατοπίζεται μεταξύ αυτών των τριών θεμάτων. Στο δεύτερο στάδιο είναι αναγκαίος ο προσδιορισμός των υλικών και των μεθόδων κατασκευής. Ουσιαστικά, στο στάδιο αυτό, ξεκινά να επιδρά η παραγωγή. Οι κατασκευαστές εντάσσονται σε αυτό το πρώιμο στάδιο προκειμένου να βρουν τις βέλτιστες λύσεις για όλα τα ζητήματα υλικών και κατασκευαστικών λεπτομερειών. Είναι ιδιαίτερα απαραίτητο για τον εντοπισμό σημείων στην αλυσίδα παραγωγής, όπου μπορούν να αξιοποιηθούν οι ιδιότητες των υλικών και να αποφευχθεί η δαπανηρή χειρωνακτική εργασία. Στη συνέχεια, στο τρίτο στάδιο, ορίζεται η γεωμετρία και ξεκινάει πρακτικά η ψηφιακή αλυσίδα, καθώς μέχρι τώρα η διαδικασία μοιάζει πάρα πολύ με τον συνηθισμένο τρόπο μεταφοράς ενός σχεδίου στο κατασκευαστικό στάδιο. Στο τρίτο βήμα, όμως, αυτό αλλάζει θεμελιωδώς με την εισαγωγή του πρώτου συνδέσμου της ψηφιακής αλυσίδας που θα συνδέσει το σχέδιο απευθείας με την παραγωγή. Αφού καθοριστούν οι κατασκευαστικές λεπτομέρειες, το επόμενο βήμα είναι να περιγραφεί η ακριβής γεωμετρία της κατασκευής. Ένα εγχείρημα που μπορεί να είναι από μόνο του πολύπλοκο, ανάλογα με τη γεωμετρία και τις διάφορες δυνατότητες εισαγωγής και εξαγωγής των προγραμμάτων που σχετίζονται (Stehling et al., 2017). Για πολύπλοκες δομές υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τρόποι: Σαφής ορισμός απευθείας από τον σχεδιασμό, Έμμεσος ορισμός μέσω της

ιδέας, Παραγωγής μέσω βελτιστοποίησης (Scheurer, 2005). Αφού δημιουργηθεί η ακριβής γεωμετρία της δομής, τότε ακολουθεί το τέταρτο στάδιο, όπου η περιγραφή πρέπει να μεταφραστεί σε λεπτομερείς γεωμετρίες για τα μεμονωμένα στοιχεία όπως φαίνεται στην Εικόνα 3 και 4 (Scheurer, 2005). Το σύστημα CAM χρησιμοποιεί την αναγνώριση χαρακτηριστικών για να παράγει δεδομένα επεξεργασίας. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το λογισμικό αναλύει αυτόματα το μοντέλο και αποφασίζει ποιες κατασκευαστικές λειτουργίες πρέπει να εφαρμοστούν στη δεδομένη πρώτη ύλη, προκειμένου να φτάσει στο επιθυμητό τελικό σχήμα. Ενώ έχει αποδειχθεί ότι λειτουργεί για σχετικά απλές γεωμετρίες, γίνεται ανέφικτο όταν τα πράγματα γίνονται πιο περίπλοκα. Οι γεωμετρικές πληροφορίες από μόνες τους καθίστανται ανεπαρκείς για την εξαγωγή σημαντικών αποτελεσμάτων. Κατά συνέπεια, τα χαρακτηριστικά, τα οποία έχουν ήδη οριστεί ως εκ τούτου στο μοντέλο CAD, πρέπει να επαναπροσδιορίζονται ξεχωριστά σε μια λεπτομερή χειρωνακτική διαδικασία στο μοντέλο CAM (Stehling et al., 2017).

49

Εικόνα 3. Το Hermès Rive Gauche που δημιουργήθηκε το 2010 στο Παρίσι από τους Rena Dumas Architecture Intérieure σε συνεργασία με την designtoproduction.

Όταν απαιτούνται μεγάλες ποσότητες ατομικά διαμορφωμένων μη τυποποιημένων εξαρτημάτων, η αναγνώριση χαρακτηριστικών δεν είναι αξιόπιστη και η χειρωνακτική προετοιμασία εργασίας είναι υπερβολικά πολύπλοκη. Ωστόσο, όταν τα εξαρτήματα είναι αποτέλεσμα ενός παραμετρικού CAD μοντέλου, οι πιθανότητες είναι υψηλές, ώστε όλα να ακολουθούν τους ίδιους γεωμετρικούς κανόνες και να απαιτούν παρόμοιες ακολουθίες εργασιών επεξεργασίας για την παραγωγή τους, παρότι όλα φαίνονται διαφορετικά. Αυτό δημιουργεί την ευκαιρία για τον ορισμό και την υλοποίηση προσαρμοσμένων CAD-CAM περιβαλλόντων ανά έργο (Stehling et al., 2017). Οι δυνατότητες κυμαίνονται από την απλή οργάνωση του γεωμετρικού μοντέλου με έναν συμφωνημένο τρόπο, προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η διαδικασία εισαγωγής, μέχρι τον προγραμματισμό προσαρμοσμένων μετά-επεξεργαστών, που παράγουν έναν κώδικα μηχανής απευθείας από το μοντέλο CAD. Αν και η πρώτη μπορεί να μειώσει την προσπάθεια σε κάποιο βαθμό, καθώς το περιβάλλον είναι ακόμα ένα καθαρά γεωμετρικό μοντέλο, η τελευταία απαιτεί ετεκτεταμένες προσπάθειες υλοποίησης και δοκιμής ανά έργο και, ειδικότερα, απαιτεί να είναι γνωστά τα ακριβή 50

μηχανήματα κατασκευής από την αρχή. Εν πάση περίπτωση, αυτή η προσέγγιση απαιτεί στενή συνεργασία μεταξύ όλων των εμπλεκομένων μερών και γίνεται εφικτή μόνο όταν εμπλέκονται μεγάλοι αριθμοί τεμαχίων (Stehling et al., 2017).

Εικόνα 4. Λεπτομέρειες της γεωμετρίας του Hermès Rive Gauche.

Εικόνα 5. Οι γεωμετρίες του Hermès Rive Gauche που δημιουργήθηκε το 2010 στο Παρίσι, τοποθετήθηκαν επάνω σε πινακίδες με σκοπό τη καλύτερη αξιοποίησή τους για την παραγωγή. Από τις προσεγγίσεις που παρουσιάστηκαν παραπάνω, μπορούν να διατυπωθούν δύο βασικές απαιτήσεις για τα CAD / CAM περιβάλλοντα: Πρώτον, πρέπει να είναι σε θέση να μεταφέρουν λειτουργικές περιγραφές εκτός από τη γεωμετρία, έτσι ώστε να μην χάνονται πληροφορίες κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Δεύτερον, ο ορισμός αυτών των χαρακτηριστικών πρέπει να διαχωριστεί σε ένα γενικό επίπεδο, όπου δε χρειάζεται να υπάρχουν καθόλου πληροφορίες σχετικά με τις πραγματικές παραμέτρους της μηχανικής επεξεργασίας στην πλευρά του CAD και η μετάφραση στον ειδικό κώδικα παραγωγής αφήνεται τελείως στην πλευρά CAM, εξασφαλίζοντας τόσο την ευελιξία τη διαδικασίας, όσο και την επαναχρησιμοποίηση μεταξύ των έργων. Με άλλα λόγια, πρέπει να είναι μια ανεξάρτητη μηχανή περιγραφής χαρακτηριστικών (Stehling et al., 2017). Αφού ολοκληρωθεί η περιγραφή των χαρακτηριστικών, στο επόμενο στάδιο, τα στοιχεία αξιοποιούνται με τον καλύτερο τρόπο για την παραγωγή, συνήθως με την τοποθέτηση ενός μεγάλου αριθμού στοιχείων σε μια πινακίδα (Εικόνα 5), έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται το άχρηστο υλικό. Επίσης προστίθενται επιπλέον λεπτομέρειες για την παραγωγή, όπως η αρίθμηση των μεμονωμένων αλλά και η δημιουργία σχεδίων συναρμολόγησης (Scheurer, 2005).

51

Στο τελευταίο στάδιο, δημιουργείται ο κώδικας παραγωγής (“G-code”) για ένα μηχάνημα CNC (Εικόνα 6). Ο κώδικας G, ουσιαστικά, καθοδηγεί τη μηχανή με σκοπό την επιλογή του ανάλογου εργαλείου και των συνολικών κινήσεων που πρέπει να ακολουθήσει. Για την αυτοματοποιημένη παραγωγή του κώδικα στην αλυσίδα ψηφιακής διαδικασίας, μόνο ένα υποδειγματικό τμήμα της δομής επεξεργάζεται με αυτό τον τρόπο και ο κώδικας που προκύπτει χρησιμοποιείται ως πρωτότυπο για τα υπόλοιπα μέρη. Οι κώδικες αυτοί στη συνέχεια παραδίδονται και τροφοδοτούνται σε μηχανήματα CNC για να ξεκινήσει η παραγωγή (Scheurer, 2005).

52

Εικόνα 6. Παράδειγμα κώδικα παραγωγής “G-code” για ένα μηχάνημα CNC. Σχήμα 3. Απέναντι: Τα έξι στάδια που οδηγούν στην συγχώνευση της διαδικασίας σχεδιασμού στην παραγωγή.

53

2.4 Ψηφιακή Παραγωγή 2.4.1 Παραγωγή Οι πολύπλοκες μορφές ώθησαν τους αρχιτέκτονες από την απόλυτη αναγκαιότητα, πίσω στην στενή συνεργασία με την παραγωγή κτιρίων. Οι συνεχείς, εξαιρετικά καμπυλόγραμμες επιφάνειες, οι οποίες πρωταγωνιστούν στη σύγχρονη αρχιτεκτονική, έφεραν στο προσκήνιο το ερώτημα πώς μπορούμε να επεξεργαστούμε τις χωρικές και τεκτονικές διακλαδώσεις τέτοιων σύνθετων μορφών. Ήταν η πρόκληση της κατασκευασιμότητας που έθεσε υπό αμφισβήτηση την αξιοπιστία της χωρικής πολυπλοκότητας που εισήγαγε η νέα «ψηφιακή» πρωτοπορία. Αλλά καθώς η κατασκευασιμότητα γίνεται άμεση συνάρτηση της συμβατότητας, δεν τίθεται πλέον το ερώτημα εάν μια συγκεκριμένη μορφή είναι δυνατό να παραχθεί, αλλά ποια νέα μέσα είναι απαραίτητα, για να αξιοποιηθούν οι 54

ευκαιρίες που δημιουργούν οι ψηφιακοί τρόποι παραγωγής (Kolarevic, 2005). Η μακρά παράδοση της ευκλείδειας γεωμετρίας στο κτίριο, οδήγησε στη χρήση οργάνων, όπως ο χάρακας και η πυξίδα, που χρειάζονται για να σχεδιαστούν ευθείες γραμμές και κύκλοι στο χαρτί και τα αντίστοιχα μηχανήματα εξώθησης και έλασης για να παράγουν ευθείες γραμμές και κύκλους στο υλικό (Kolarevic, 2005). Μέσα από τα εργαλεία του, ο παραδοσιακός τεχνίτης βρίσκεται σε άμεση επαφή με τη διαδικασία υλοποίησης της αρχιτεκτονικής. Είναι ο σύνδεσμος μεταξύ εννοιολογικού σχεδιασμού και πρακτικής υλοποίησης. Η ικανότητά του, οι δεξιοτεχνίες του και πάνω από όλα η εμπειρία του, είναι καθοριστικής σημασίας για την ποιότητα του τελικού προϊόντος και την ατομική του σύνθεση. Σε ψηφιακές κατασκευές, ένα μηχάνημα που χειρίζεται το εργαλείο αποτελεί την άμεση σύνδεση μεταξύ ανθρώπου και υλικού. Η δεξιοτεχνία, η ικανότητα και η εμπειρία ενσωματώνονται τώρα με την κατάρτιση των δεδομένων που περιγράφουν το αντικείμενο που θα κατασκευαστεί και, ταυτόχρονα, τον έλεγχο του μηχανήματος. Εάν η παραδοσιακή κατασκευή μπορεί να αποκαλείται σιωπηρή στο ότι οι εργασιακές δραστηριότητες ακολουθούνται από την εγγενή γνώση του τεχνίτη, η ψηφιακή κατασκευή είναι σαφής. Όλες οι διαδικασίες πρέπει να περιγράφονται με ακριβή τρόπο, προκειμένου να παραδοθούν στο μηχάνημα ως οδηγίες εργασίας (Bechthold et al., 2010). Η συνέπεια, όπως παρατηρεί ο William Mitchell, αρχιτέκτονας και ιδρυτής του προγράμματος “Smart Cities”

στο MIT Media Lab, ήταν ότι οι αρχιτέκτονες σχεδίαζαν αυτό που θα μπορούσαν να χτίσουν και δημιούργησαν αυτό που μπορούσαν να σχεδιάσουν (Mitchell, 2001). Αυτή η ανταλλαγή μεταξύ των μέσων αναπαράστασης και παραγωγής δεν εξαφανίστηκε εξ ολοκλήρου στην ψηφιακή εποχή. Η γνώση των δυνατοτήτων παραγωγής και της διαθεσιμότητας συγκεκριμένου εξοπλισμού κατασκευής με ψηφιακό τρόπο, επιτρέπει στους αρχιτέκτονες να σχεδιάζουν ειδικά για τις δυνατότητες αυτών των μηχανών (Kolarevic, 2005). Σε αντίθεση με τον άνθρωπο, είναι εύκολο για τον υπολογιστή να διαχειρίζεται και να επεξεργάζεται έναν μεγάλο όγκο δεδομένων (Bechthold et al., 2010). Ένας αυξανόμενος αριθμός επιτυχημένων έργων, τα οποία διαφέρουν σημαντικά σε μέγεθος και προϋπολογισμό, αποδεικνύουν ότι η ψηφιακή κατασκευή μπορεί να προσφέρει παραγωγικές ευκαιρίες μέσα στα χρονικά και οικονομικά πλαίσια, χωρίς να τα ξεπερνά. Οι νέες ψηφιακές διαδικασίες παραγωγής υπαινίσσονται, ότι η δυνατότητα κατασκευής του σχεδιασμού κτιρίων καθίσταται άμεση συνάρτηση της υπολογιστικής ικανότητας. Το γεγονός ότι οι πολύπλοκες γεωμετρίες περιγράφονται με ακρίβεια ως καμπύλες και επιφάνειες NURBS και, επομένως, είναι δυνατόν να υπολογιστούν, σημαίνει επίσης ότι η κατασκευή τους είναι εφικτή μέσω διαδικασιών κατασκευής CNC (Kolarevic, 2005). Με την CNC παραγωγή είναι δυνατό να επιτευχθεί ένα επίπεδο ακρίβειας που δεν είναι εφικτό με χειρωνακτική εργασία. Με την υλοποίηση μιας ψηφιακής αλυσίδας, η ποιότητα αυτή μπορεί να διατηρηθεί καθ’ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας, πράγμα που καθιστά δυνατή τη δημιουργία κατασκευών από μερικές χιλιάδες ξεχωριστά στοιχεία που ταιριάζουν στο δέκατο του χιλιοστού σε κάθε σημείο επαφής (Scheurer, 2005). Το φαινόμενο αυτό, ονομάζεται “Μαζική Προσαρμογή” και αναλύεται στη συνέχεια.

55

2.4.2 Μαζική Προσαρμογή Οι ορθολογικότητες της κατασκευής υπαγόρευαν τη γεωμετρική απλότητα, έναντι της πολυπλοκότητας και την επαναλαμβανόμενη χρήση των μαζικών παραγόμενων εξαρτημάτων χαμηλού κόστους. Όμως, αυτές οι αυστηρότητες της παραγωγής δεν είναι πλέον απαραίτητες, καθώς τα ψηφιακά ελεγχόμενα μηχανήματα μπορούν να κατασκευάζουν μοναδικά, πολύπλοκα στοιχεία με κόστος που δεν είναι, πλέον, απαγορευτικά δαπανηρό. Η ποικιλία, με άλλα λόγια, δεν θέτει πλέον σε κίνδυνο την αποδοτικότητα και την οικονομία της παραγωγής. Η δυνατότητα μαζικής παραγωγής μεμονωμένων και ιδιαίτερα διαφοροποιημένων κατασκευαστικών στοιχείων με την ίδια ευκολία όπως τα τυποποιημένα στοιχεία, εισήγαγε την έννοια της “μαζικής προσαρμογής” στον σχεδιασμό και την παραγωγή κτιρίων (είναι εξίσου εύκολο και οικονομικό για ένα μηχάνημα CNC να παράγει 1.000 μοναδικά αντικείμενα και 1.000 ταυτόσημα αντικείμενα) (Kolarevic, 2005).

56

Η ψηφιακή κατασκευή αφήνει περιθώρια για έναν μεταβαλλόμενο, μη επαναλαμβανόμενο σχεδιασμό (Oosterhuis, 2004). Η μαζική προσαρμογή είναι ένα κατάλληλο παράδειγμα παραγωγής όσον αφορά την οικοδομική βιομηχανία, δεδομένου ότι τα κτίρια είναι, ως επί το πλείστων, προϊόντα με εξατομικευμένες ιδιαιτερότητες. Τελικά, οι τεχνολογίες και οι μέθοδοι “προσαρμογής” που αναπτύσσονται στη βιομηχανία καταναλωτικών προϊόντων θα εφαρμοστούν και στα δομικά προϊόντα. Στα κτίρια, τα μεμονωμένα στοιχεία θα μπορούσαν να προσαρμοστούν μαζικά, ώστε να επιτρέπουν τη βέλτιστη διακύμανση ανάλογα με τις διαφορετικές τοπικές συνθήκες, όπως δομικά στοιχεία με μοναδικό σχήμα και μέγεθος που αντιμετωπίζουν διαφορετικά δομικά φορτία με τον βέλτιστο τρόπο, μεταβαλλόμενα σχήματα και μεγέθη παραθύρων σύμφωνα με τον προσανατολισμό και τις διαθέσιμες προβολές. Οι ψηφιακές διαδικασίες παραγωγής θα εισαγάγουν μια διαφορετική λογική της σειράς στην αρχιτεκτονική, η οποία βασίζεται στην τοπική ποικιλία και στη διαφοροποίηση σε σειρά. Είναι πλέον δυνατή η παραγωγή “κατασκευασμένων σειρών, μαθηματικά συνεκτικών αλλά διαφοροποιημένων αντικειμένων, καθώς και περίπλοκων, ακριβών και σχετικά φθηνών μοναδικών εξαρτημάτων”, σύμφωνα με τον Peter Zellner συγγραφέα του βιβλίου “Hybrid Space: New Forms in Digital Architecture” (Zellner, 2000). Ακριβώς αυτά τα εμβρυολογικά σπίτια του Greg Lynn εκδηλώνονται: μαζικά προσαρμοσμένα μεμονωμένα σχέδια σπιτιών που παράγονται

με διαφοροποίηση που επιτυγχάνεται μέσω παραμετρικής μεταβολής σε μη γραμμικές δυναμικές διεργασίες (Kolarevic, 2005). Για τον Bernard Cache διάσημο θεωρητικό και αρχιτέκτονα, “τα αντικείμενα δεν σχεδιάζονται, πλέον, αλλά υπολογίζονται”, επιτρέποντας τον σχεδιασμό σύνθετων μορφών με επιφάνειες μεταβλητής καμπυλότητας και θέτοντας “τη βάση για έναν άτυπο τρόπο παραγωγής” (Cache, 1995). Τα αντικείμενά του είναι άτυπα αντικείμενα, κυρίως έπιπλα και επενδύσεις, τα οποία υπολογίζονται μέσω διαδικασιών στο λογισμικό μοντελοποίησης και παράγονται βιομηχανικά με αριθμητικά ελεγχόμενες μηχανές. Για τον Cache, η τροποποίηση, συχνά τυχαίων, παραμέτρων του σχεδιασμού, επιτρέπει την κατασκευή διαφορετικών σχημάτων στην ίδια σειρά, καθιστώντας έτσι, δυνατή, την μαζική προσαρμογή, δηλαδή τη βιομηχανική παραγωγή μοναδικών αντικειμένων. Οι συνέπειες της μαζικής προσαρμογής για την αρχιτεκτονική και την οικοδομική βιομηχανία είναι γενικά τεκμηριωμένες. Όπως παρατήρησε η Catherine Slessor, η οποία είναι γνωστή για το συγγραφικό της έργο, “η αντίληψη ότι η μοναδικότητα μπορεί να επιτευχθεί τόσο οικονομικά και εύκολα όσο και η επανάληψη, αμφισβητεί τις απλουστευτικές υποθέσεις του μοντερνισμού και προτείνει τις δυνατότητες ενός νέου, μεταβιομηχανικού παραδείγματος που βασίζεται στις ενισχυμένες, δημιουργικές δυνατότητες των ηλεκτρονικών και όχι των μηχανικών” (Kolarevic, 2005). Σύμφωνα με τα παραπάνω, αποδεικνύεται ότι η βιομηχανική παραγωγή δεν έχει πλέον σκοπό τη μαζική παραγωγή ενός τυποποιημένου προϊόντος που να ταιριάζει σε όλους τους σκοπούς, δηλαδή ένα μέγεθος που ταιριάζει σε όλους. Οι τεχνολογίες και οι μέθοδοι της μαζικής προσαρμογής επιτρέπουν τη δημιουργία και την παραγωγή μοναδικών ή παρόμοιων κτιρίων και δομικών στοιχείων, διαφοροποιημένων, μέσω ψηφιακά ελεγχόμενων παραλλαγών. (Kolarevic, 2005). Όμως, τίποτα από τα παραπάνω δεν θα ήταν εφικτό, εάν δεν υπήρχαν τα κατάλληλα μέσα και οι διαδικασίες κατασκευής. Για το λόγο αυτό, παρατίθενται παρακάτω αναλυτικά.

57

2.4.3 Μέθοδοι Κατασκευής Η ψηφιακή κατασκευή αναφέρεται σε τεχνολογίες CNC (Computer Numerically Controlled), υπονοώντας τη μεταφορά δεδομένων από ένα πρόγραμμα τρισδιάστατης μοντελοποίησης σε ένα μηχάνημα CNC και την κατασκευή μέσω τεχνικών κοπής, αφαίρεσης, πρόσθεσης και μορφοποίησης, προσφέροντας πλούσιες ευκαιρίες για την τεκτονική εξερεύνηση νέων γεωμετριών (Σχήμα 4). Αυτά επιτρέπουν την παραγωγή μοντέλων μικρής κλίμακας και κατασκευαστικών στοιχείων μεγάλης κλίμακας, απευθείας από τρισδιάστατα ψηφιακά μοντέλα (Oosterhuis, 2004). Πιο συγκεκριμένα, οι τρόποι κατασκευής είναι οι εξής: •

Δισδιάστατη Κατασκευή: H κοπή CNC, ή δισδιάστατη κατασκευή, είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική κατασκευής. Διάφορες τεχνολογίες κοπής, όπως το Plasma-arc, το Laser-beam and το Water-jet, περιλαμβάνουν κίνηση σε δύο άξονες του φύλλου κοπής σε σχέση με την κεφαλή κοπής και υλοποιούνται είτε με την κίνηση της κεφαλής κοπής, είτε με την κίνηση

58

της βάσης είτε με τον συνδυασμό και των δύο (Kolarevic, 2005).

•

Αφαιρετική Κατασκευή: Η αφαιρετική κατασκευή περιλαμβάνει την αφαίρεση ενός καθορισμένου όγκου υλικού από τα στερεά με ηλεκτρικές, χημικές ή μηχανικές αναγωγικές μεθόδους (Kolarevic, 2005).

•

Προσθετική Κατασκευή: Η προσθετική κατασκευή περιλαμβάνει σταδιακά αυξανόμενη μορφοποίηση προσθέτοντας ένα υλικό σε στρώσεις, σε μια διαδικασία η οποία είναι η αντίστροφη της κατεργασίας. Συχνά αναφέρεται ως στρωματοποιημένη κατασκευή, κατασκευή στερεών ελεύθερων μορφών, ταχεία κατασκευή πρωτοτύπων ή επιτραπέζια κατασκευή (Kolarevic, 2005).

•

Διαπλαστική Κατασκευή: Στις διαπλαστικές κατασκευές εφαρμόζονται, μηχανικές δυνάμεις, περιοριστικές μορφές, θερμότητα ή ατμός, σε ένα υλικό έτσι ώστε να διαμορφωθεί το επιθυμητό σχήμα μέσω της διαφοροποίησης ή της παραμόρφωσης, που μπορεί να είναι περιορισμένο αξονικά ή επιφανειακά (Kolarevic, 2005).

Σχήμα 4. Διάγραμμα μεταφοράς δεδομένων από ένα πρόγραμμα τρισδιάστατης μοντελοποίησης σε ένα μηχάνημα CNC.

59

2.4.4 Συναρμολόγηση Το επόμενο βήμα, αφού ολοκληρωθεί η κατασκευή των στοιχείων, είναι η συναρμολόγηση. Αφού κατασκευάζονται ψηφιακά, μπορεί και η συναρμολόγησή τους στην τοποθεσία να ενισχυθεί με ψηφιακή τεχνολογία. Τα ψηφιακά τρισδιάστατα μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ακριβή προσδιορισμό της θέσης κάθε στοιχείου, για την μετακίνηση κάθε στοιχείου στη θέση του και τέλος, για την τοποθέτηση τους στη σωστή θέση. Παραδοσιακά, οι κατασκευαστές έπαιρναν διαστάσεις και συντεταγμένες από τα σχέδια στο χαρτί και χρησιμοποιούσαν μέτρα, βαρίδια και άλλες συσκευές για να τοποθετήσουν τα δομικά στοιχεία επί τόπου. Νέες ψηφιακά καθοδηγούμενες τεχνολογίες, όπως η ηλεκτρονική χαρτογράφηση και η τοποθέτηση με λέιζερ, χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε εργοτάξια σε ολόκληρο τον κόσμο για να προσδιοριστεί με ακρίβεια η θέση των δομικών στοιχείων (Kolarevic, 2005).

60

Τα γεωμετρικά δεδομένα που εξάγονται από το ψηφιακό τρισδιάστατο μοντέλο μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο των ρομπότ κατασκευής, τα οποία μπορούν αυτομάτως να εκτελούν διάφορες εργασίες στα εργοτάξια. Στην Ιαπωνία αναπτύχθηκαν διάφορες ρομποτικές συσκευές για τη μετακίνηση και την στερέωση των εξαρτημάτων, όπως η Shimizu’s Mighty Jack για την τοποθέτηση βαρειών χαλύβδινων δοκών, το Kajima’s Reinforcing Bar Arranging Robot, το Obayashi-Gumi’s Concrete Placer για την έκχυση σκυροδέματος σε μορφές, η μηχανή επιθεώρησης Takenaka’s Self-Climbing, το Taisei’s Pillar Coating Robot για το βάψιμο, and το Shimizu’s Insulation Spray Robot για τη μόνωση (Kolarevic, 2005). Ο Kolarevic, το 2005 υποστήριξε ότι στο, όχι τόσο απομακρυσμένο μέλλον, οι αρχιτέκτονες θα μεταδίδουν απευθείας τις πληροφορίες σχεδιασμού σε μια μηχανή κατασκευής που θα συναρμολογεί αυτόματα ένα πλήρες κτίριο. Το σύστημα SMART, το οποίο αντιπροσωπεύει το σύστημα Shimizu Manufacturing από την Advanced Robotics Technology, είναι το πρώτο ψηφιακό, αυτοματοποιημένο κατασκευαστικό σύστημα παγκοσμίως που εφαρμόστηκε στην πραγματικότητα σε ένα κτίριο μεγάλης κλίμακας. Στο 20όροφο κτίριο Juroku Bank στην Ναγκόγια της Ιαπωνίας, η μηχανή κατασκευής SMART της Shimizu αυτομάτως ανέγειρε και συγκόλλησε το δομικό χαλύβδινο πλαίσιο,

ενώ τοποθέτησε και εγκατέστησε τις τσιμεντένιες πλάκες όπως και εξωτερικούς και εσωτερικούς τοίχους (Εικόνα 7). Το σύστημα SMART έδειξε ότι είναι δυνατή η πλήρης αυτοματοποίηση της εξακρίβωσης, της μεταφοράς και της εγκατάστασης κατασκευαστικών στοιχείων χρησιμοποιώντας ένα υπολογιστικό σύστημα διαχείρισης πληροφοριών (Kolarevic, 2005).

61

Εικόνα 7. Στο 20όροφο κτίριο Juroku Bank στην Ναγκόγια της Ιαπωνίας, η μηχανή κατασκευής SMART της Shimizu αυτομάτως ανέγειρε και συγκόλλησε το δομικό χαλύβδινο πλαίσιο, ενώ τοποθέτησε και εγκατέστησε τις τσιμεντένιες πλάκες όπως και εξωτερικούς και εσωτερικούς τοίχους.

Ωστόσο, οι Gramazio και Kohler, έχουν πραγματοποιήσει μία εμπεριστατωμένη μελέτη σε βάθος χρόνου όσον αφορά την μετάδοση των πληροφοριών απευθείας από τον σχεδιασμό στα μηχανήματα κατασκευής και αυτόματης συναρμολόγησης. Το 2011, δημιούργησαν το “Flight Assembled Architecture” (Εικόνα 8), το πρώτο αρχιτεκτονικό έργο που συναρμολογείται από ιπτάμενα ρομπότ, τα οποία χειρίζονται από τον άνθρωπο. Η εγκατάσταση ήταν μια έκφραση ενός αυστηρού αρχιτεκτονικού σχεδιασμού από τους Gramazio & Kohler και ένα οραματικό ρομποτικό σύστημα από τον Raffaello D’Andrea. Το Flight Assembled Architecture, αποτελείται από, πάνω από 1.500, μονάδες που τοποθετούνται από ένα πλήθος τετράτροχων ελικοπτέρων, τα οποία συνεργάζονται σύμφωνα με τους μαθηματικούς αλγόριθμους που μεταφράζουν τα δεδομένα ψηφιακού σχεδιασμού στη συμπεριφορά των ιπτάμενων μηχανών (“Gramazio Kohler Research”).

62

Εικόνα 8. Το “Flight Assembled Architecture” των Gramazio & Kohler, το πρώτο έργο που συναρμολογήθηκε από ιπτάμενα ρομπότ.

Τέσσερα χρόνια αργότερα, δημιουργούν το “Robotic Integral Attachment”, το οποίο αποδεικνύει τα πλεονεκτήματα του συνδυασμού της Ρομποτικής Συναρμολόγησης και της Ολοκληρωμένης Μηχανικής Προσάρτησης. Και οι δύο μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τη βελτιωμένη συναρμολόγηση σύνθετων αρχιτεκτονικών σχεδίων, για παράδειγμα σε κελύφη ελεύθερης μορφής και χωρικών δομών (“Gramazio Kohler Research”) .

63

Εικόνα 9. Η έρευνα των Gramazio & Kohler με τίτλο “Building Strategies for On-site Robotic Construction” που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του National Competence Centre of Research (NCCR) Digital Fabrication. Για τέσσερα χρόνια, από το 2014 μέχρι το 2018, πραγματοποιούν έρευνα με τίτλο “Building Strategies for On-site Robotic Construction”, στα πλαίσια του National Competence Centre of Research (NCCR) Digital Fabrication (Εικόνες 9 και 10). Ο στόχος αυτής της έρευνας είναι η συντονισμένη πολύ-ρομποτική συναρμολόγηση σύνθετων ελαφρών δομών. Το έργο αυτό περιλαμβάνει τεχνικές έρευνες για ενισχυμένο ρομποτικό έλεγχο με σκοπό τη θέση και συναρμολόγηση δομικών στοιχείων ελεύθερων στο χώρο, και μεθοδολογικές έρευνες σχετικών διαδικασιών ψηφιακού σχεδιασμού, νέων εποικοδομητικών συστημάτων και πιθανών σεναρίων εφαρμογών (“Gramazio Kohler Research”).

64

Φέτος, ολοκληρώνουν ένα ερευνητικό πρόγραμμα τεσσάρων χρόνων, το “Robotic Fabrication Simulation for Spatial Structures”. Αυτό το ερευνητικό πρόγραμμα αναπτύσσει υπολογιστικές μεθόδους και εργαλεία προσομοίωσης που υποστηρίζουν τον σχεδιασμό των ρομποτικά συναρμολογημένων δομών με διακριτά στοιχεία. Η κατασκευή τέτοιων κατασκευών απαιτεί, τόσο την ακριβή καθοδήγηση των μελών του κτιρίου γύρω από τα κατασκευασμένα μέρη, όσο και μια στρατηγική για την αντιστάθμιση της συσσώρευσης των ανοχών κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Επομένως, η συγκεκριμένη εστίαση αυτής της έρευνας είναι η ενσωμάτωση του αυτόματου σχεδιασμού διαδρομών ρομπότ, συμπεριλαμβανομένης της αποφυγής εμποδίων σε ένα υπολογιστικό περιβάλλον σχεδιασμού και η προσομοίωση των γεωμετρικών μεταβολών της δομής με βάση εκτιμώμενες ανοχές. Ως εκ τούτου, η έρευνα αυτή επιτρέπει να διερευνηθούν οι περιορισμοί που υπάρχουν στις ρομποτικά κατασκευασμένες χωρικές δομές και να επεκταθεί σημαντικά ο σχεδιασμός και ο χώρος κατασκευής τους (“Gramazio Kohler Research”). Η ρομποτική κατασκευή του αύριο, δεν θα είναι πλέον υποχρεωμένη να περιορίζει τα πρότυπα, τους περιορισμούς ή τις ιδεολογίες, αλλά θα επιτρέψει σε κάθε αρχιτεκτονικό πείραμα με ρομπότ την ελευθερία να ακολουθήσει το δικό της πρόγραμμα. Τώρα έχουμε πρόσβαση σε τεράστια τεχνογνωσία και διαφορετικές μορφές γνώσης - ο καθένας μπορεί να γίνει εμπειρογνώμονας στον τομέα της ψηφιακής κατασκευής αυτές τις μέρες. Τα ρομπότ συνδέουν τώρα τεχνολογία και τεχνογνωσία, καθώς και φαντασία και υλισμό, όπως ποτέ άλλοτε, και έχουν τη δυνατότητα να αποκαλύψουν έναν ριζικά νέο τρόπο σκέψης και υλοποίησης της αρχιτεκτονικής. Αυτό απομακρύνει τον αφηρημένο και αναγκαστικά τεχνητό χαρακτήρα της ψηφιοποίησης στην αρχιτεκτονική, και τον εμπνέει με μια εντελώς ξεχωριστή υλική σημασία και ταυτότητα. Η αρχιτεκτονική αρχίζει τελικά να αναπτύσσει μια επαρκή υλική πρακτική για την πολιτισμική λογική της εποχής της πληροφορίας (Gramazio et al., 2014).

Εικόνα 10. Ο στόχος της έρευνας των Gramazio & Kohler με τίτλο “Building Strategies for On-site Robotic Construction” που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του National Competence Centre of Research (NCCR) Digital Fabrication είναι η συντονισμένη πολύ-ρομποτική συναρμολόγηση σύνθετων ελαφρών δομών.

65

2.5 Ο Ρόλος του Αρχιτέκτονα Ο ρόλος του σχεδιαστή δεν αναπτύχθηκε συστηματικά σε μοντέλα πρώιμης διαδικασίας. Στον ψηφιακό σχεδιασμό, η αλληλεπίδραση με τα νέα ψηφιακά μέσα αναπαράστασης δημιουργεί σημαντικά ποιοτικά και εννοιολογικά ζητήματα που απαιτούν εξήγηση. Ο αρχιτέκτονας διατηρεί την κεντρική συμβολική θέση στο σχέδιο. Ωστόσο, η φύση της αλληλεπίδρασης και του τύπου ελέγχου των διαδικασιών σχεδιασμού αντιμετωπίζεται ως πολύ σημαντική που χρήζει επεξήγησης (Oxman, 2006). Η ψηφιακή τεχνολογία συνέβαλε στην εμφάνιση νέων ρόλων για τον σχεδιαστή ανάλογα με τη φύση της αλληλεπίδρασής του με τα ψηφιακά μέσα. Ο αρχιτέκτονας σήμερα αλληλοεπιδρά, ελέγχει και διαχειρίζεται παραγωγικές και επιτελικές διαδικασίες και μηχανισμούς. Οι πληροφορίες έχουν γίνει ένα «νέο υλικό» για τον σχεδιαστή. Αυτές οι εξελίξεις υποστηρίζουν νέους ρόλους για 66

τους αρχιτέκτονες συμπεριλαμβανομένου του σχεδιαστή ως κατασκευαστή. Η φύση αυτών των μετασχηματισμών του ρόλου του σχεδιαστή έναντι του χαρακτήρα της αλληλεπίδρασης στις υπόδιαδικασίες σχεδιασμού ορίζεται και συμβολικά αναπαρίσταται στα μοντέλα από το χαρακτήρα των δεσμών μεταξύ του σχεδιαστή και αυτών των διαφόρων υπό-διαδικασιών (Oxman, 2006). Η συνέπεια είναι ότι οι αρχιτέκτονες εμπλέκονται πολύ πιο άμεσα στις διαδικασίες κατασκευής, καθώς δημιουργούν τις πληροφορίες που μεταφράζονται από τους κατασκευαστές απευθείας στα δεδομένα ελέγχου που οδηγούν τον εξοπλισμό ψηφιακής κατασκευής. Η παραμετρική προσέγγιση του σχεδιασμού, αν εφαρμοστεί με συνέπεια από την εννοιολογική φάση μέχρι την υλοποίησή του, αλλάζει ριζικά ολόκληρη τη φύση και τις καθιερωμένες ιεραρχίες της οικοδομικής βιομηχανίας, καθώς και τον ρόλο του αρχιτέκτονα στις διαδικασίες οικοδόμησης. Για πρώτη φορά στην ιστορία, οι αρχιτέκτονες δεν σχεδιάζουν το συγκεκριμένο σχήμα του κτιρίου, αλλά ένα σύνολο αρχών που κωδικοποιούνται ως μια ακολουθία παραμετρικών εξισώσεων, με τις οποίες συγκεκριμένες περιπτώσεις του σχεδιασμού απαιτούν την απόρριψη σταθερών λύσεων και την εξερεύνηση απεριόριστα μεταβλητών δυνατοτήτων. Το καθήκον του αρχιτέκτονα είναι να καθορίσει την κοινή πηγή της μορφής, τη «γενετική κωδικοποίηση» για μια μεγάλη οικογένεια παρόμοιων αντικειμένων,

στην οποία η ποικιλία επιτυγχάνεται μέσω διαφορετικών διαδικασιών “αναπαραγωγής” (Kolarevic, 2005). Έτσι, με την ενσωμάτωση του σχεδιασμού, της ανάλυσης, της κατασκευής και της συναρμολόγησης των κτιρίων γύρω από τις ψηφιακές τεχνολογίες, οι αρχιτέκτονες, οι μηχανικοί και οι κατασκευαστές έχουν την ευκαιρία να επανεξετάσουν το ρόλο ενός «κύριου οικοδόμου» και να επανεντάξουν τους χωριστούς κλάδους αρχιτεκτονικής, μηχανικής και κατασκευών σε ένα σχετικά απρόσκοπτο ψηφιακό συλλογικό εγχείρημα, γεφυρώνοντας έτσι το χάσμα μεταξύ σχεδιασμού και παραγωγής που άνοιξε όταν οι σχεδιαστές ξεκίνησαν να κάνουν σχέδια (Mitchell and McCullough, 1995).

67

2.6 Σχεδιαστική Σκέψη Σύμφωνα με τον Δημήτρη Γραμμένο, κύριο ερευνητή του Ινστιτούτου Πληροφορικής - Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (2015), «Ο όρος σχεδιαστική σκέψη χρησιμοποιείται για να περιγράψει έναν ενναλακτικό τρόπο σκέψης και ταυτόχρονα μια τυπική διαδικασία η οποία μπορεί να υποστηρίξει τη δημιουργική σκέψη. Σε θεωρητικό επίπεδο, η σχεδιαστική σκέψη περιλαμβάνει όλες τις νοητικές διεργασίες που εκτελεί το μυαλό ενός ατόμου όταν σχεδιάζει (Σχήμα 5).

68

Σχήμα 5. Διάγραμμα Σχεδιαστικής Σκέψης. Σε πρακτικό επίπεδο, ο Tim Brown, διευθύνων σύμβουλος και πρόεδρος της εταιρίας IDEO, έχει επαναπροσδιορίσει τη σχεδιαστική σκέψη ως (2008), “έναν κλάδο που χρησιμοποιεί την ευαισθησία και τις μεθόδους ενός σχεδιαστή προκειμένου να συνταιριάξει τις ανθρώπινες ανάγκες με αυτό που είναι τεχνολογικά εφικτό και που μια βιώσιμη επιχειρηματική στρατηγική μπορεί να μετατρέψει σε αξία για τον πελάτη και σε μια εμπορική ευκαιρία”». Οι σχεδιαστές έχουν έναν μοναδικό τρόπο αντιμετώπισης προβλημάτων. Οι ερευνητές πραγματοποίησαν μελέτες εντός και εκτός των πεδίων σχεδιασμού για να βελτιώσουν την κατανόηση και τον έλεγχο της διαδικασίας σχεδιασμού. Στο πλαίσιο των πεδίων σχεδιασμού, αυτοί

οι ερευνητές προσπαθούν να κατανοήσουν τις μη λεκτικές διαδικασίες των σχεδιαστών και πώς αυτές οι διαδικασίες συνδέονται με τη θεωρία και την πρακτική του σχεδιασμού. Εκτός από τα πεδία, η επιθυμία κατανόησης της διαδικασίας σχεδιασμού οφείλεται στην ανάγκη αξιοποίησης της πρωτοποριακής ισχύος. Ο όρος “σχεδιαστική σκέψη” συνδέει αυτές τις δύο προσεγγίσεις στην έρευνα του σχεδιασμού. Η δημοφιλής αντίληψη της σχεδιαστικής σκέψης, μια συστηματοποιημένη προσέγγιση που βασίζεται στον άνθρωπο στην ταυτοποίηση και την επίλυση προβλημάτων, οδηγεί μεγάλο μέρος του σημερινού ενδιαφέροντος για το θέμα (Callahan, 2019). Μια παρενέργεια των τεχνολογιών της πληροφορίας, όπως αυτές εφαρμόζονται στην αρχιτεκτονική, είναι η αυξανόμενη λεπτομέρεια των μοντέλων που χρησιμοποιούνται για την καταγραφή και την αναπαράσταση της ίδιας της διαδικασίας σχεδιασμού και των αποτελεσμάτων της. Οι ψηφιακές ροές εργασίας και τα περιβάλλοντα που προσφέρουν πρόσβαση σε αυτά τα μοντέλα αναπτύσσονται συχνά για διάφορους τομείς όπως η μηχανολογία και, πιο πρόσφατα, οι βιοϊατρικές εφαρμογές. Αυτές οι ροές εργασίας επιβάλλουν νέους τρόπους αναπαράστασης των αρχιτεκτονικών αντικειμένων. Στην πραγματικότητα, το ερώτημα για το τι αποτελεί αρχιτεκτονικό αντικείμενο υπονοείται στις οντολογίες που αποτελούν το βασικό λογισμικό που χρησιμοποιούν οι αρχιτέκτονες. Αυτές οι οντολογίες καθορίζουν τι μπορεί να παρατηρήσει κανείς, τι είναι προσβάσιμο, μεταβιβάσιμο και αρχειοθετημένο. Εν συντομία, αυτό που μπορεί να αναπαρασταθεί μέσα σε ένα ψηφιακό περιβάλλον. Ο όρος «οντολογία» έχει τις ρίζες του στη φιλοσοφία, αλλά έχει επίσης ένα εφαπτόμενο νόημα και λειτουργική πραγματικότητα στην επιστήμη των υπολογιστών και στη μηχανική. Αυτό που κάνουν οι ειδικοί σε αυτά τα πεδία είναι ο σχεδιασμός οντολογιών για την οργάνωση πληροφοριών και τη μείωση της πολυπλοκότητας. Σχεδιάζοντας μια οντολογία, καθορίζουμε τα αντικείμενα, τις λειτουργίες και τις σχέσεις που μπορούν να περιγραφούν μέσα σε ένα σύστημα επεξεργασίας πληροφοριών. Αυτό καθορίζει ποια χαρακτηριστικά αποθηκεύονται σε αρχεία και βάσεις δεδομένων και ποια αντικείμενα παρουσιάζονται στους χρήστες με σκοπό να αλληλεπιδρούν. Οι κατασκευαστές του λογισμικού που χρησιμοποιούν οι αρχιτέκτονες επηρεάζουν επομένως τη διαδικασία σχεδιασμού και σκέψης, επειδή καθορίζουν τα αντικείμενα και τις ενέργειες, την ίδια τη γλώσσα στην οποία οι αρχιτέκτονες σκέφτονται κατά το σχεδιασμό (Michalatos, 2016).

69

70

Κεφάλαιο 3

Αρχιτεκτονικές Μελέτες

73 74

Εισαγωγή Libeskind’s Futuropolis

Studio Daniel Libeskind + ETH + Bach Heiden + designtoproduction

84

Serpentine Pavilion

94

Beijing National Aquatics Center

104

Spanish Pavilion

114

Metropol Parasol

124

Museo Soumaya

Álvaro Siza + Eduardo Souto de Moura + Cecil Balmond + Arup PTW Architects + CSCEC Design + Arup EMBT + MC2 Structural Engineers Jürgen Mayer H + Sacyr Vallehermoso + Arup + FinnforestMerk (FFM) FR-EE + IASA + Carso

71

Κεφάλαιο 3

Αρχιτεκτονικές Μελέτες

72

Παρατηρώντας τα ψηφιακά μέσα σχεδιασμού και κατασκευής με το πέρασμα του χρόνου, υπήρξε κάποια αλλαγή ή παρέμειναν ίδια; Με ποιο τρόπο προσαρμόστηκαν οι ροές εργασίας στις ανάγκες κάθε έργου; Ποια ειδικά εργαλεία ή διαδικασίες, χρησιμοποιήθηκαν ή ακόμη, και δημιουργήθηκαν; Ποια λάθη προέκυψαν;

3.1 Εισαγωγή Στο κεφάλαιο αυτό, θα αναλυθούν όλα τα παραπάνω, μέσα από διάφορες αρχιτεκτονικές μελέτες. Θα εξεταστεί η υλοποίηση, η σχεδιαστική και παραγωγική διαδικασία, καθώς και οι τελικοί στόχοι κάθε έργου. Πιο συγκεκριμένα, θα αναλυθούν τα εργαλεία και τα ψηφιακά μέσα που χρησιμοποιήθηκαν, όπως και ο συντονισμός μεταξύ της διαδικασίας σχεδιασμού και κατασκευής. Ταυτόχρονα, θα απαντηθούν διάφορα ερωτήματα όπως: Παρατηρώντας τα ψηφιακά μέσα σχεδιασμού και κατασκευής με το πέρασμα του χρόνου, υπήρξε κάποια αλλαγή ή παρέμειναν ίδια; Με ποιο τρόπο προσαρμόστηκαν οι ροές εργασίας στις ανάγκες κάθε έργου; Ποια ειδικά εργαλεία ή διαδικασίες, χρησιμοποιήθηκαν ή ακόμη, και δημιουργήθηκαν; Ποια λάθη προέκυψαν;

73

3.2 Libeskind’s Futuropolis Studio Daniel Libeskind + ETH + Bach Heiden + Designtoproduction University of St. Gallen (HSG), Switzerland 2005

Τον Οκτώβριο του 2005, πραγματοποιήθηκε ένα εργαστήριο από τον Daniel Libeskind στο University of St. Gallen (HSG), στο οποίο δημιουργήθηκε το Libeskind’s Futuropolis (Scheurer, 2005). Σχεδιάστηκε από τον αρχιτέκτονα Daniel Libeskind, μοντελοποιήθηκε από την ερευνητική ομάδα του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας (ETH) σε συνεργασία με την Designtoproduction και 74

κατασκευάστηκε από την Bach Heiden. Ο σκοπός του εργαστηρίου ήταν η έμπνευση από μια «πόλη του μέλλοντος» και η απεικόνιση των ιδεών των φοιτητών με τη βοήθεια του γλυπτού Futuropolis. Το γλυπτό χρησίμευσε ως μοντέλο για το οποίο 850 πανεπιστημιακοί φοιτητές σχεδίασαν και έχτισαν μια φουτουριστική πόλη, υπό την καθοδήγηση του Libeskind (“Vectorscript and Parametric Modeling Technology Bring Daniel Libeskind’s Futuropolis to Life,” 2005).

Εικόνα 11. Το Libeskind’s Futuropolis, ή αλλιώς ”The Future in Sculpture”, δημιουργήθηκε στο University of St. Gallen (HSG) της Σουηδίας από τον αρχιτέκτονα Daniel Libeskind.

75

3.2.1 Σχεδιασμός Ο σχεδιασμός βασίστηκε σε ένα τριγωνικό πλέγμα, στο οποίο 98 ενωμένοι πύργοι σχημάτισαν έναν ανερχόμενο όγκο ύψους 3,8 μέτρων. Οι πύργοι είναι χτισμένοι από περίπου 600 ξύλινες σανίδες που τέμνουν το γλυπτό σε γωνία 25 μοιρών και αντιγράφουν το πρότυπο των αποτυπώσεων του πύργου (Kolarevic and Klinger, 2008). Έτσι, οι σανίδες κόβονται σε πάνω από 2.000 ξύλινα πολύγωνα από τις κάθετες όψεις των πύργων όπως φαίνεται και στην Εικόνα 12. Η πραγματοποίηση αυτού του σχεδίου εντός του προβλεπόμενου προϋπολογισμού και του χρονικού πλαισίου δεν θα ήταν δυνατή με την παραδοσιακή τεχνική (Scheurer, 2005). Το κλειδί για την αποδοτική παραγωγή μεμονωμένων εξαρτημάτων, ήταν η υλοποίηση μιας συνεχόμενης ψηφιακής αλυσίδας, από το σχεδιασμό έως την κατασκευή (Kolarevic and Klinger, 2008). Έτσι, ο Christoph Schindler, ο Fabian Scheurer και ο Markus Braach, μια ομάδα αρχιτεκτόνων και επιστημόνων υπολογιστών σε συνεργασία με την Designtoproduction, δημιούργησαν μια ολοκληρωμένη “ψηφιακή αλυσίδα παραγωγής” για την υλοποίηση του 76

γλυπτού. Ανέπτυξαν μια αλγοριθμική μορφή που χρησιμοποιήθηκε ως βάση για την παραγωγή και την κατασκευή της δομής (“Vectorscript and Parametric Modeling Technology Bring Daniel Libeskind’s Futuropolis to Life,” 2005).

Εικόνα 12. Αριστερα: Ο συνολικός όγκος του γλυπτού, ύψους 3,8 μέτρα. Δεξιά: Λεπτομέρεια εγκοπής των σανίδων.

77

Εικόνα 13. Αριστερά: Οι έξι παραλλαγές των συνδέσεων. Δεξιά: Λεπτομέρεια συνδέσμων αλουμινίου. Το πρώτο πρόβλημα που έπρεπε να λυθεί άμεσα, ήταν η εύρεση μιας κατάλληλης μεθόδου κατασκευής για τη σύνδεση των σανίδων κάθε πύργου έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η μέγιστη δομική ακεραιότητα με το ελάχιστο κόστος παραγωγής και συναρμολόγησης. Με τη χρήση συνδέσμων αλουμινίου, ο αριθμός των λεπτομερειών σύνδεσης θα μπορούσε να μειωθεί σε έξι μόνον παραλλαγές (Εικόνα 13) με έντεκα υποτύπους, των οποίων οι λοξοτομές και οι εγκοπές μπορούσαν να κατεργαστούν από ένα μηχάνημα CNC (Scheurer, 2005). Ο Scheurer δημιούργησε ένα plug-in σχεδιάζοντας την πινακίδα κοπής σαν δισδιάστατο γραμμικό αντικείμενο στην κάτοψη, που κρατούσε όλες τις πληροφορίες της δομής, από το πάχος της πινακίδας μέχρι την λεπτομέρεια σύνδεσης κάθε άκρου. Το “διάτρητο πρότυπο” θα μπορούσε να το επεξεργαστεί κανείς χειροκίνητα, χρησιμοποιώντας το plug-in. Οι πύργοι του γλυπτού σχεδιάστηκαν με παρόμοιο τρόπο.

Το υπόλοιπο σχέδιο αυτοματοποιήθηκε από μια συλλογή script και plug-in, αλλά επέτρεψε επίσης τη χειρωνακτική επέμβαση. “Αυτός ο συνδυασμός αυτοματοποίησης και χειροκίνητου ελέγχου καθιστά το VectorScript ιδιαίτερα ισχυρό,” εξηγεί ο Scheurer. (“Vectorscript and Parametric Modeling Technology Bring Daniel Libeskind’s Futuropolis to Life,” 2005). Η Designtoproduction χρησιμοποιεί το VectorWorks κυρίως για να προγραμματίσει παραμετρικά μοντέλα, όπως το έργο αυτό. Για το Futuropolis, η πρόκληση ήταν να δημιουργηθεί η ακριβής γεωμετρία όλων των 2.164 στοιχείων, συμπεριλαμβανομένων των βάσεων που στηρίζονταν οι πύργοι (“Vectorscript and Parametric Modeling Technology Bring Daniel Libeskind’s Futuropolis to Life,” 2005). Έτσι, η Designtoproduction δημιούργησε ένα παραμετρικό τρισδιάστατο μοντέλο του γλυπτού στο VectorWorks, το οποίο υπολόγισε το περίγραμμα όλων των στοιχείων ακολουθώντας προσεκτικά τα αλγοριθμικά σχέδια που παρέθεσε ο Libeskind (Scheurer, 2005).

78

Στη συνέχεια, έπρεπε να οργανωθούν και να βελτιστοποιηθούν τα σχέδια σε πινακίδες mdf (Εικόνα 14) και να δημιουργηθεί ο G-Code, ο οποίος ελέγχει την κίνηση του μηχανήματος CNC. Αυτοί οι κώδικες μεταφέρονται στους εμπειρογνώμονες κατασκευαστές οι οποίοι μπορούν να τους εκτελέσουν απευθείας στον εξοπλισμό τους και να παράγουν τα στοιχεία χωρίς περαιτέρω σχεδιασμό κατασκευής (Kolarevic and Klinger, 2008). “Το VectorWorks μας επιτρέπει να έχουμε άμεσα διαγραμματικές απεικονίσεις των παραγόμενων δομών για διόρθωση και παρουσίαση”, λέει ο Scheurer. “Η παραμετρική προσέγγιση με το VectorWorks μας επιτρέπει να ενσωματώσουμε τις αλλαγές του σχεδιασμού, ακόμη και αν βρίσκεται σε τελικό στάδιο, ανακατασκευάζοντας αυτόματα ολόκληρη τη γεωμετρία μέσα σε λίγα λεπτά. Αυτό επιτρέπει, για παράδειγμα, να αλλάξει το πάχος ενός υλικού στο τελευταίο δευτερόλεπτο -όπως συνέβη στο έργο Futuropolis- και να αναγεννηθεί ολόκληρη η γεωμετρία και ο συνεπαγόμενος G-Code για τα 2.164 μέρη σχεδόν σε μία νύχτα” (“Vectorscript and Parametric Modeling Technology Bring Daniel Libeskind’s Futuropolis to Life,” 2005).

Εικόνα 14. Η οργάνωση των στοιχείων σε πινακίδες mdf.

79

3.2.2 Κατασκευή Η VectorWorks κατάφερε να κάνει το έργο εφικτό. Όσον αφορά το χρονικό πλαίσιο, έκοψε την κατασκευή σε μόλις δύο εβδομάδες με εξοικονόμηση 320.000 ελβετικών φράγκων (“Vectorscript and Parametric Modeling Technology Bring Daniel Libeskind’s Futuropolis to Life,” 2005). Χρησιμοποιήθηκαν 628 πινακίδες, καθεμία από τις οποίες περιλάμβανε διάφορα κομμάτια του γλυπτού (Εικόνα 15). Δεδομένου ότι οι πινακίδες έπρεπε να αλλάξουν στη μέση της παραγωγικής διαδικασίας, έπρεπε να δημιουργηθούν με ένα script δύο προγράμματα G-code ανά πινακίδα. Επιπλέον, τα ακριβή πλάτη και μήκη για τον υπολογισμό του κόστους των υλικών και την προετοιμασία των ακατέργαστων πινακίδων εξάγονταν αυτόματα ως πίνακες δεδομένων, χρησιμοποιώντας το VectorWorks. Το γλυπτό αποτελείται από 360 τετραγωνικά μέτρα πάχους 32 χιλιοστών, συνολικά σχεδόν 11,5 κυβικά μέτρα ξύλου σημύδας. Ο συνολικός χρόνος κατεργασίας ήταν περίπου 200 ώρες και η χειροκίνητη συναρμολόγηση χρειάστηκε περίπου 500 ανθρωποώρες (Scheurer, 2005).

80

Εικόνα 15. Τα κομμάτια του γλυπτού αμέσως μετά την κοπή και πριν την συναρμολόγηση. Εικόνα 16. Απέναντι: Το Libeskind’s Futuropolis μετά την ολοκλήρωσή της κατασκευής του.

81

3.2.3 Ευρήματα Η Designtoproduction προσφέρει συμβουλές σε αρχιτέκτονες οι οποίοι θα ήθελαν να εργαστούν με τις αλυσίδες παραγωγής για την πραγματοποίηση σύνθετων σχεδίων και η VectorWorks έχει καθοριστική σημασία για το έργο της ερευνητικής ομάδας, καθώς το VectorWorks είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο λογισμικό CAD στο ETH. “Χρησιμοποιούμε το VectorWorks επειδή είναι εύκολο να το χειριστεί κανείς και είναι διαθέσιμο, τόσο για πλατφόρμες των Windows όσο και για το Macintosh, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε ένα ακαδημαϊκό περιβάλλον”, λέει ο συνιδρυτής της εταιρίας Designtoproduction και συνεργάτης της ETH, Fabian Scheurer. Σύμφωνα με τον Scheurer, το VectorScript επέτρεψε την στενή ενσωμάτωση του προγραμματισμού, του χειροκίνητου σχεδίου και της επεξεργασίας, τα οποία είναι κρίσιμα για σύνθετα έργα όπως το Futuropolis. “Δεν θα ήταν δυνατό να αυτοματοποιηθεί πλήρως το διάτρητο πρότυπο που καθορίζει τη γεωμετρία της δομής”, λέει ο Scheurer. “Ωστόσο, με το VectorScript, ήταν δυνατή η προσαρμογή των μεταβολών του σχεδιασμού, 82

αργότερα, από το Studio Libeskind με χειροκίνητη επεξεργασία του προτύπου και, στη συνέχεια, να προκύψει αυτόματος επανυπολογισμός όλων των μεταγενέστερων αλλαγών στο σχέδιο” (“Vectorscript and Parametric Modeling Technology Bring Daniel Libeskind’s Futuropolis to Life,” 2005).

Σχήμα 6. Διάγραμμα της ροής εργασίας του Libeskind’s Futuropolis.

83

3.3 Serpentine Gallery Pavilion Álvaro Siza + Eduardo Souto de Moura + Cecil Balmond + Arup London, United Kingdom 2005

Από το 2000, η Serpentine Gallery στο Λονδίνο κάθε χρόνο προσκαλεί διεθνείς αρχιτέκτονες να σχεδιάσουν ένα προσωρινό περίπτερο στους κήπους της κύριας γκαλερί. Το έργο ανατίθεται συνήθως τον Ιανουάριο και πρέπει να κατασκευαστεί ώστε να είναι έτοιμο για τα εγκαίνια τον Ιούνιο, το οποίο προσφέρει έξι μήνες για την ανάπτυξη του σχεδιασμό και την επίτευξη της κατασκευής. Το 84

2005, το περίπτερο σχεδιάστηκε από τους Πορτογάλους αρχιτέκτονες Álvaro Siza και Eduardo Souto de Moura σε συνεργασία με τον Cecil Balmond, ενώ το κατασκευαστικό μέρος ανέλαβαν οι Arup Consulting Engineers (Almeida, 2017).

Εικόνα 17. Το Serpentine Gallery Pavilion του 2005 δημιουργήθηκε από τους αρχιτέκτονες Álvaro Siza και Eduardo Souto de Moura.

85

3.3.1 Σχεδιασμός Οι αρχιτέκτονες επιθυμούσαν να δημιουργήσουν μια συνομιλία μεταξύ των εκατοντάδων δέντρων που υπήρχαν στους κήπους της γκαλερί, της γης και του κτιρίου (Melvin, 2005). Με αυτό στο μυαλό, δεν ήθελαν το κτίριο να φαίνεται υψηλής τεχνολογίας (Almeida, 2017). Λόγω του ότι τα περίπτερα Serpentine πρέπει να σχεδιάζονται και να κατασκευάζονται γρήγορα και οικονομικά, επηρέασαν την επιλογή του ξύλου ως κύριο υλικό, στην κατασκευή (Melvin, 2005). Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε προήλθε από την Esmoo της Φινλανδίας (Almeida, 2017). Δεδομένης της χρονικής κλίμακας, όπως εξηγεί και ο Siza, «τα συνδετικά στοιχεία έπρεπε να είναι είτε από χάλυβα, είτε από ξύλο» (Melvin, 2005). Από ένα απλό ορθογώνιο πλέγμα, τα σκίτσα σχεδίασης εξελίχθηκαν σε μια πιο οργανική εκδοχή, με σκοπό να δημιουργήσουν μια πιο ρευστή εμφάνιση. Η οργανική μορφή του κτιρίου, που μοιάζει με 86

ένα σκυμμένο ζώο, οδήγησε τους αρχιτέκτονες στην απόφαση να δημιουργήσουν ένα ξύλινο κτίριο μόνο με αρθρώσεις. Η διαδικασία σχεδιασμού εξελισσόταν αναλογικά μέσω πολλών σκίτσων και συζητήσεων (Almeida, 2017). Ανταποκρινόμενος στην πρόταση του αρχιτέκτονα, ο Cecil Balmond πρότεινε ένα πιο περίπλοκο και εξελιγμένο σύστημα πτύχωσης, μετατοπίζοντας κάθε ξύλινο κομμάτι, για να δημιουργηθεί μια πιο αυθαίρετη εμφάνιση (Almeida, 2017). Παρόλο που είναι κοντά στη μορφή, κάθε ένα από τα ξύλινα στοιχεία είναι διαφορετικό, με αποτέλεσμα να είναι διαφορετικά και τα ανοίγματα μεταξύ τους, στα οποία τοποθετήθηκαν πολυκαρβουνικά φύλλα. Επάνω στα φύλλα αυτά, χρησιμοποιήθηκαν «καμινάδες», οι οποίες περιλάμβαναν ηλιακά φώτα (Εικόνα 18), με σκοπό να εκπέμπουν αρκετό φως για να μπορεί κανείς να διαβάσει μέχρι και τέσσερις ώρες μετά την δύση του ηλίου (Melvin, 2005). Έχοντας επίγνωση της έλλειψης υπολογιστικών δυνατοτήτων σχεδίασης και των περιορισμών των δισδιάστατων σχεδίων για την κατανόηση της σχεδιαστικής πρόθεσης, οι αρχιτέκτονες στράφηκαν στο LT Studio, μια εταιρεία τρισδιάστατης απεικόνισης που εδρεύει στο Πόρτο, προκειμένου να μελετήσει και να εξελίξει τη συνολική μορφή του περιπτέρου (Almeida, 2017).

87

Εικόνα 18. Οι καμινάδες με ηλιακά φώτα που τοποθετήθηκαν στην οροφή. Το πρώτο ψηφιακό μοντέλο του περιπτέρου δημιουργήθηκε στο Rhinoceros, αλλά, δεδομένου ότι δεν αποτελούσε παραμετρική αναπαράσταση, κάθε μικρή αλλαγή που γινόταν στο σχεδιασμό είχε ως συνέπεια την αναδιαμόρφωση του κάθε κομματιού ξεχωριστά. Για να ξεπεράσει αυτόν τον περιορισμό, ο Cecil Balmond και η Μονάδα Ανάπτυξης Γεωμετρίας (AGU) της Arup, ανέλαβαν την ευθύνη να αναπτύξουν ένα υπολογιστικό μοντέλο του τελικού σχεδιασμού του περιπτέρου στην Arup. Γνωρίζοντας ότι δεν θα ήταν σε θέση να μοντελοποιήσουν με ακρίβεια κάθε ένα από τα διαφορετικά ξύλινα στοιχεία, οι αρχιτέκτονες δημιούργησαν έναν κατάλογο περιορισμών και παραμέτρων. Αυτό τους επέτρεψε να έχουν κάποιο βαθμό ελέγχου μέσω του τελικού μοντέλου, ακόμα κι αν δεν συμμετείχαν σε αυτό (Almeida, 2017).

Από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των αρχιτεκτόνων και του μηχανικού, η διαρθρωτική ιδέα πίσω από το περίπτερο Serpentine Gallery Pavilion 2005 στηρίχθηκε στην αρχή της αμοιβαιότητας (Sakamoto, 2008). Όπως εξηγείται από τον Alberto Pugnale, καθηγητή στο University of Melbourne, και τον Mario Sassone, καθηγητή στο Politecnico di Torino (2014), “η αρχή της αμοιβαιότητας βασίζεται στη χρήση φερόντων στοιχείων που, υποστηρίζοντας το ένα το άλλο (Εικόνα 19) σε όλο μήκος και ποτέ στα άκρα, συνθέτουν μία χωρική διαμόρφωση χωρίς σαφή διαρθρωτική ιεραρχία”. Υπό την καθοδήγηση του Cecil Balmond στο Λονδίνο, η ομάδα AGU εφάρμοσε την αρχή της αμοιβαιότητας στο σύστημα πτύχωσης για να επιτύχει την απαραίτητη δομική σταθερότητα της σύνθετης μορφής του περιπτέρου (Menges, 2006). Όπως εξηγεί ο Balmond, η δομή είναι ένα αμοιβαίο κέλυφος (Εικόνα 20), όπου κάθε διαρθρωτικό στοιχείο «ζει» από εκείνα με τα οποία συνδέεται, και αυτές οι διασυνδέσεις είναι ζωτικής σημασίας για τη σταθερότητα (Melvin, 2005). Αυτή η προσπάθεια προκάλεσε ένα νέο μοντέλο του περιπτέρου, βασισμένο σε μια μαθηματική σχέση μεταξύ των περιορισμών που δόθηκαν από τους αρχιτέκτονες και της θέσης κάθε στοιχείου στο τρισδιάστατο 88

πλέγμα. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε ένα script για τη δημιουργία 36 σημείων συντεταγμένων για κάθε κομμάτι, και έτσι αναπτύχθηκε αυτόματα καθένα από τα 427 διαφοροποιημένα ξύλινα εξαρτήματα (Almeida, 2017; Sakamoto, 2008). Η μοναδική γεωμετρία κάθε στοιχείου που καθορίστηκε ψηφιακά από την AGU, σχεδιάστηκε σε τέτοια μορφή που θα μπορούσε να επικοινωνήσει απευθείας με τους μηχανικούς ψηφιακής κατασκευής (Menges, 2006).

Εικόνα 19. Η σύνδεση μεταξύ ξύλινων στοιχείων, όπως πραγματοποιήθηκε για την δημιουργία της κατασκευής. Εικόνα 20. Απέναντι: Η δομή είναι ένα αμοιβαίο κέλυφος, όπου κάθε διαρθρωτικό στοιχείο «ζει» από εκείνα με τα οποία συνδέεται, και αυτές οι διασυνδέσεις είναι ζωτικής σημασίας για τη σταθερότητα.

89

3.3.2 Κατασκευή Η ψηφιακή κατασκευή του περιπτέρου πραγματοποιήθηκε στη Γερμανία από την Finnforest Company. Για να χειριστούν το μεταβλητό τους μέγεθος και το κεκλιμένο πάχος των άκρων, επεξεργάστηκαν τα κομμάτια χρησιμοποιώντας ρομποτικούς βραχίονες 5 αξόνων KUKA (Εικόνα 21), που εκτελούνταν απευθείας από ψηφιακά δεδομένα (Almeida, 2017). Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία ρομπότ τα απαιτούμενα 427 μοναδικά ξύλινα στοιχεία μπορούσαν να κατασκευαστούν μέσα σε δύο εβδομάδες (Menges, 2006). Αποφεύγοντας την παραγωγή τυπωμένων σχεδίων, η ροή εργασίας ήταν εντελώς ψηφιακή και απαιτούσε μια άμεση συνεργασία μεταξύ των μηχανικών της Arup και των κατασκευαστών της Finnforest για την ενσωμάτωση των παραμέτρων κατασκευής στο μοντέλο σχεδιασμού. Περιέργως, ο Martin Self, μέλος της ομάδας AGU μέχρι τότε, αναγνωρίζει το Serpentine Gallery Pavilion του 2005 ως το πρώτο ρομποτικά κατασκευασμένο κτίριο (“London’s AA School launches specialist robotics course,” 2016). Όλα τα δομικά στοιχεία μεταφέρθηκαν στη 90

συνέχεια από τη Γερμανία στο Λονδίνο και συναρμολογήθηκαν στο χώρο του έργου. Λόγω της ακανόνιστης φύσης της κατασκευής, το κτίριο έπρεπε να συναρμολογηθεί με αυστηρή σειρά ώστε να αποφευχθεί η κατάρρευση κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Μόλις ολοκληρώθηκε, η κατασκευή μπορούσε να συγκρατηθεί μόνη της από τις αρθρώσεις. Ωστόσο, για λόγους ασφαλείας, τα κομμάτια στερεώθηκαν με μπουλόνια και παξιμάδια (Almeida, 2017). Εικόνα 21. Η κοπή των στοιχείων πραγματοποιήθηκε από ρομποτικούς βραχίονες 5 αξόνων KUKA, που εκτελούνταν απευθείας από ψηφιακά δεδομένα. Εικόνα 22. Απέναντι: Χάρτης της γεωγραφικά κατανεμημένης συνεργασίας πίσω από την παραγωγή του Pavilion. 1: Πορτογαλία, 2: Φινλανδία, 3: Ην. Βασίλειο, 4: Γερμανία, 5: Ην. Βασίλειο

91

3.3.3 Ευρήματα Ο Alvaro Siza λέει ότι στο Serpentine Pavilion Gallery, η μηχανική ‘βοήθησε να δοθεί η κλίμακα’ στο σχεδιασμό, καθώς και την τεχνογνωσία στην απόδοση του ξύλου. Η πιο σημαντική πτυχή, συνεχίζει, είναι ο «συντονισμός» μεταξύ των διαφόρων τμημάτων (Melvin, 2005). Πράγματι, τα ενδιαφέροντα των αρχιτεκτόνων που ξεδιπλώνονταν με το σκίτσο και, χωρίς οποιαδήποτε ψηφιακή επιρροή, είχαν ως αποτέλεσμα τη φαντασία μιας αρχιτεκτονικής λύσης που χαρακτηριζόταν από πολύπλοκη μορφή και δομή. Η χρήση υπολογιστικού σχεδιασμού ήταν απαραίτητη για την μελέτη και την εξέλιξη τέτοιων προθέσεων σχεδιασμού, δηλαδή προς μια συγκεκριμένη λύση ενός ξύλινου συστήματος με ένα μοναδικό εκφραστικό αποτέλεσμα. Τέλος, η ψηφιακή κατασκευή ήταν η μοναδική λύση, ικανή να επιλύσει εγκαίρως και με ακρίβεια την υλοποίηση όλων των διαφορετικών τεμαχίων. Εκτός από την παροχή βοήθειας σε αυτά τα στάδια στη διαδικασία σχεδιασμού, τα ψηφιακά μέσα συνέβαλαν στην υποστήριξη μιας γεωγραφικά κατανεμημένης συνεργασίας (Εικόνα 22) μέσω διαφόρων ευρωπαϊκών 92

χωρών (Πορτογαλία, Ηνωμένο Βασίλειο, Φινλανδία και Γερμανία) (Almeida, 2017).

Σχήμα 7. Διάγραμμα της ροής εργασίας Serpentine Pavilion Gallery 2005.

93

3.4 Beijing National Aquatics Center PTW Architects + CSCEC Design + Arup Beijing, China 2008

Το 2003 δημιουργήθηκε ένας διαγωνισμός για το Εθνικό Κολυμβητικό Κέντρο του Πεκίνο, εν όψει των Ολυμπιακών Αγώνων του 2008 (Carfrae, 2007). Η νικήτρια συμμετοχή υποβλήθηκε από την Κρατική Εταιρεία Κατασκευών και Τεχνικής της Κίνας (CSCEC) μαζί με τους Arup Consulting Engineers και τους PTW Architects. Το Εθνικό Κολυμβητικό Κέντρο που συχνά αναφέρεται ως «Watercube», 94

βρίσκεται στο Olympic Green, στο Πεκίνο της Κίνας, και καταλαμβάνει μια συνολική επιφάνεια 90.000 τετραγωνικών μέτρων (177×177 μ. πλάτος και 30 μ. ύψος) (Eastman et al., 2011).

Εικόνα 23. Το Beijing National Aquatics Center, ή αλλιώς “WaterCube”, στο Πεκίνο, δημιουργήθηκε από τους PTW Architects.

95

3.4.1 Σχεδιασμός Η ιδέα σχεδιασμού του Watercube βασίζεται στο νερό. Για να δημιουργηθεί η εμφάνιση με φυσαλίδες, η εξαιρετικά βιώσιμη δομή του είναι επιστρωμένη με αιθυλοτετραφθοροαιθυλένιο (ETFE) όπως φαίνεται και στην Εικόνα 24, που ζυγίζει μόλις το 1% από ένα γυάλινο πλαίσιο ισοδύναμου μεγέθους (Eastman et al., 2011). Η μεγαλύτερη ιδιότητα του ETFE στη φωτιά είναι ότι συρρικνώνεται αφήνοντας χώρο στον καπνό να βγει έξω από το κτίριο (Carfrae, 2007). Ταυτόχρονα, η επένδυση των φυσαλίδων προσφέρει περισσότερο φωτισμό, λειτουργεί πιο θερμομονωτικά και καθαρίζεται εύκολα μετά από κάθε βροχή. Το 90% της ηλιακής ενέργειας που διαπερνά το κτίριο παγιδεύεται μέσα στη δομική ζώνη και χρησιμοποιείται για τη θέρμανση των πισίνων και των εσωτερικών χώρων (“Designing the National Aquatics Center (Water Cube) for Beijing Olympics 2008”). Τα θέματα βιωσιμότητας αποτέλεσαν μια ιδιαίτερη μέριμνα σε αυτό το έργο. Ο στόχος ήταν να παραχθεί μια σειρά από βιώσιμα χαρακτηριστικά, εστιάζοντας ταυτόχρονα στον ολόκληρο κύκλο ζωής του κτιρίου και 96

προσδιορίζοντας το πεδίο εφαρμογής του για συνεχή βελτίωση (Eastman et al., 2011).

Εικόνα 24. Η εξαιρετικά βιώσιμη δομή της πρόσοψης είναι επιστρωμένη με αιθυλοτετραφθοροαιθυλένιο (ETFE).

Η δομή του Watercube βασίζεται σε μια μοναδική ελαφριά τεχνική κατασκευής που αναπτύχθηκε από την PTW και την CSCEC σε συνεργασία με τους Arup (Eastman et al., 2011) και είναι εμπνευσμένη από δομές κυττάρων και φυσαλίδων νερού σε κατάσταση συσσωμάτωσης (Pohl, 2008). Πίσω από την φαινομενικά τυχαία εμφάνιση της πρόσοψης είναι μια αυστηρή γεωμετρία που συνήθως βρίσκεται σε φυσικά συστήματα όπως κρύσταλλα, κύτταρα και άλλες μοριακές δομές (Eastman et al., 2011). Οι δομικοί μηχανικοί της Arup συνειδητοποίησαν ότι μια δομή βασισμένη σε μια μοναδική γεωμετρία θα ήταν εξαιρετικά επαναλαμβανόμενη και κατασκευάσιμη, αλλά θα εμφανιζόταν τυχαία και οργανικά (Pohl, 2008). Το σύνολο του κτιρίου περιλαμβάνει περισσότερα από 22.000 μέλη χαλύβδινων δοκών και 12.000 κόμβους, με περίπου 6.500 τόνους χάλυβα. Αυτό αποτέλεσε μια πρόκληση βελτιστοποίησης, όπου κάθε δέσμη έπρεπε να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη και ελαφρύτερη. Παράλληλα, καθώς η στέγη συνήθως καταναλώνει το μεγαλύτερο μέρος της αντοχής της, η ανάγκη για βελτιστοποίηση ήταν εξαιρετικά σημαντική (Eastman et al., 2011).

97

Εικόνα 25. Τρισδιάστατο μοντέλο της δομής. Η γεωμετρία εξακολουθούσε να ορίζεται στο στάδιο του διαγωνισμού, οπότε η εστίαση βρισκόταν στη συγγραφή scripts (χρησιμοποιώντας το Microstation VBA) που θα δημιουργούσαν ένα προσχέδιο για την αναπαράσταση ενός τρισδιάστατου στερεού μοντέλου. Το τρισδιάστατο μοντέλο που δημιουργήθηκε αποτελούνταν από μέλη και κόμβους ίδιου μεγέθους (Εικόνα 25). Η Arup ανέπτυξε

μια παραλλαγή εικονικής πραγματικότητας σε ένα πρόγραμμα που ονομάζεται Arup Realtime, το οποίο χρησιμοποιεί τεχνολογία ηλεκτρονικών παιχνιδιών. Αυτό το λογισμικό επιτρέπει σε οποιοδήποτε τρισδιάστατο μοντέλο ή δεδομένα από άλλες πηγές, όπως δισδιάστατα σχέδια, σκίτσα και φωτογραφίες, να εισαχθούν μέσω ενός script στο εικονικό περιβάλλον. Αυτή ήταν μια πολύ χρονοβόρα διαδικασία, η οποία αφορούσε εξαγωγές μορφής IGES σε Rhino και έπειτα σε 3D Studio Max για τη δημιουργία αρχείων AVI, με αποτέλεσμα τα μεγέθη των αρχείων να υπερβαίνουν τα 1,2 GB. Η ταχεία προτυποποίηση χρησιμοποιήθηκε για την μοντελοποίηση της πολύπλοκης δομής του κτιρίου, με στόχο να μεταφέρει την ιδέα στη κριτική επιτροπή του σχεδίου. Παρείχε επίσης έναν τρόπο για τους Arup να κατανοήσουν καλύτερα τις υποκείμενες έννοιες και τα στοιχεία. Ενώ είχαν μείνει δύο ημέρες, το μοντέλο μεταφέρθηκε από τη Μελβούρνη στο Πεκίνο, όπου ενώθηκε με μία χειροποίητη πλαστική επιδερμίδα (Carfrae, 2007). Εν τέλη το σχέδιο επιλέχθηκε και η διαδικασία συνεχίστηκε.

98

Στην πραγματικότητα αποδείχθηκε αδύνατο να επιλεγεί το μέγεθος για κάθε επιμέρους δομικό στοιχείο ξεχωριστά. Έτσι, η Arup χρησιμοποίησε το λογισμικό ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων Strand 7.0 (FEA) για την δομική ανάλυση και την βελτιστοποίηση. Ανέπτυξαν VBA scripts για την εξαγωγή του μοντέλου ανάλυσης και βελτιστοποίησης σε αρχεία σχεδίασης AutoCAD (μορφή DWG), σε σχέδια Microstation TriForma (DGN) και σε υπολογιστικά φύλλα του Microsoft Excel (XLS) για την εξαγωγή των δεδομένων (Eastman et al., 2011). Τα σχέδια κατασκευής και τα χρονοδιαγράμματα δημιουργήθηκαν αυτόματα από αυτό το τρισδιάστατο μοντέλο (Carfrae, 2007). Τα δεδομένα ανάλυσης που εξήχθησαν στη Microstation περιλάμβαναν τελικά σημεία, τύπους διατομών, συντεταγμένες και διαστάσεις για κάθε στοιχείο (Eastman et al., 2011). Μέχρι το τέλος του σχεδιασμού, είχε δημιουργηθεί ένα σύστημα που θα χρειαζόταν λιγότερο από μία εβδομάδα για να δημιουργήσει ένα εντελώς νέο σύνολο εγγράφων κατασκευής, σε περίπτωση σημαντικής αλλαγής στο μέγεθος ή το σχήμα του κτιρίου (Carfrae, 2007). Η μοντελοποίηση της πολύπλοκης δομής ήταν η θεμελιώδης πτυχή, επιτρέποντας έτσι συνεχείς βελτιώσεις και προσαρμογές κατά παραγγελία. Η διαδικασία της ασταμάτητης αλλαγής των σχεδίων για την επίτευξη της μέγιστης βελτιστοποίησης εκτός από την σωστή τεκμηρίωση του κτιρίου με εξελιγμένα στοιχεία ήταν ένας σημαντικός παράγοντας στην ανάπτυξη του προγράμματος βελτιστοποίησης (Eastman et al., 2011).

3.4.2 Κατασκευή Η Arup πρότεινε την προκατασκευή για να διευκολύνει την κατασκευή και να περιορίσει την ακριβή συγκόλληση επί τόπου. Αυτή η ιδέα, ωστόσο, απορρίφθηκε από τον πελάτη στην Κίνα, ο οποίος προτιμούσε να χρησιμοποιεί μεγάλο εργατικό δυναμικό και επιτόπια συγκόλληση (Εικόνα 26). Περίπου 12.000 σφαιρικοί κόμβοι και 22.000 τμήματα σωλήνων και κιβωτίων τοποθετήθηκαν μεμονωμένα στο χώρο (Εικόνα 27). Υπήρχαν περίπου 3.000 εργαζόμενοι στις εγκαταστάσεις, συμπεριλαμβανομένων περισσότερων από 100 συγκολλητές. Η προετοιμασία των σωλήνων και των κιβωτίων έγινε χειροκίνητα σε εργοστάσιο κατασκευής από τα υπολογιστικά φύλλα κομμένου μήκους που παρείχε η Arup στα έγγραφα της προσφοράς της. Ένας πολύ μεγάλος αριθμός μερικών σχεδίων παρήχθησαν σε αυτή τη μη τυποποιημένη εργασία χάλυβα λόγω της ποικιλίας σύνθετων συνδέσεων. Ο αριθμός των μερικών σχεδίων της Arup που παράχθηκαν, υπερέβη τα 15.000. Η συναρμολόγηση και η τοποθέτηση πραγματοποιήθηκε χειροκίνητα και με τη βοήθεια γερανών 99

όπως φαίνεται και στις Εικόνες 28-30 (Eastman et al., 2011).

Εικόνα 26. Η συγκόλληση πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με την επιθυμία του πελάτη στον χώρο του εργοταξίου.

100

Εικόνα 27. Επάνω: Η δομή του WaterCube πριν από την τοποθέτηση των πάνελ από αιθυλοτετραφθοροαιθυλένιο. Εικόνα 28. Κάτω: Τοποθέτηση του αιθυλοτετραφθοροαιθυλένιου επάνω στη δομή.

Εικόνα 29. Επάνω: Εργάτες τοποθετούν τα πάνελ στην οροφή. Εικόνα 30. Κάτω: Η συναρμολογήση του Beijing National Aquatic Center με τη βοήθεια γερανών και σκαλωσιών.

101

3.4.3 Ευρήματα Τα ζητήματα της βιωσιμότητας, της οικοδόμησης, της πυροπροστασίας και της ασφάλειας επιλύθηκαν αποτελεσματικά. Το κύριο μειονέκτημα αυτού του έργου ήταν η έλλειψη πλήρους και ολοκληρωμένου συντονισμού μεταξύ του σχεδιασμού και των φάσεων κατασκευής. Οι πολύπλοκες υπολογιστικές διαδικασίες σχεδιασμού, ανάλυσης και βελτιστοποίησης ακολουθήθηκαν από μια χειρωνακτικά συντονισμένη διαδικασία παραγωγής και κατασκευής, η οποία είναι απροσδόκητη για ένα έργο τέτοιας πολυπλοκότητας. Η χρήση μεθόδων κατασκευής εντατικής εργασίας και επιτόπιας συγκόλλησης εμπόδισε μια εξορθολογισμένη προσέγγιση κατασκευής, στην οποία θα χρησιμοποιούνταν αυτοματοποιημένα μηχανήματα CNC. Μια άλλη παρατήρηση που έκανε ο Bull αφορούσε την καινοτομία λογισμικού της Arup και τα ανεπτυγμένα σενάρια της, τα οποία διευκόλυναν την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ του ολοκληρωμένου μοντέλου και των προγραμμάτων ανάλυσης: «Η ικανότητα χρήσης των VBA scripts για τη δημιουργία της γεωμετρίας, η οποία μας έδωσε την 102

ένωση μεταξύ του μοντέλου ανάλυσης και του τρισδιάστατου μοντέλου CAD, ήταν πολύ σημαντική. Πρέπει να θυμόμαστε ότι αυτό το έργο έγινε πριν από σχεδόν τρία χρόνια και εξακολουθεί να είναι ένα πρωτοποριακό έργο τρισδιάσατης ανάλυσης / CAD που τα περισσότερα νεότερα προγράμματα όπως το Revit δεν θα μπορέσουν να αντιμετωπίσουν» (Eastman et al., 2011). Ήταν σαφές, ωστόσο, ότι δεν υπήρχε συντονισμός της ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ των Arup και των PTW. Απαιτείται μεγαλύτερη προσπάθεια για την επίτευξη ενός πλήρως ενοποιημένου μοντέλου κτιρίων κατά τα πρώτα στάδια της ανταλλαγής πληροφοριών. Το πιο σημαντικό, στα μεταγενέστερα στάδια παραγωγής και κατασκευής, ήταν ότι οι περισσότερες πληροφορίες κατασκευής που παράγονται από το σύνθετο μοντέλο δεν χρησιμοποιήθηκαν πλήρως. Η χειρωνακτική εκτέλεση των διαδικασιών κατασκευής, η επιτόπια συγκόλληση και η προτίμηση για κατασκευή υψηλής έντασης εργασίας σε σχέση με τη χρήση αυτόματων μηχανημάτων CNC μείωσαν την αξία των εξαγόμενων πληροφοριών μοντέλου (Eastman et al., 2011).

Σχήμα 8. Διάγραμμα της ροής εργασίας του Beijing National Aquatic Center.

103

3.5 Spanish Pavilion 2010 EMBT + MC2 Structural Engineers Shanghai, China 2010

Το Ισπανικό περίπτερο για την Expo 2010 της Σαγκάης στην Κίνα, σχεδιάστηκε από την αρχιτεκτονική εταιρεία EMBT (Enric Miralles / Benedetta Tagliabue) σε συνεργασία με την MC2. Η σύνθετη γεωμετρία και ο ελαφρύς «εικονικός όγκος» που παράγεται από ένα χαλύβδινο πλαίσιο και ένα ψάθινο κάλυμμα, δημιούργησαν μια νέα ερμηνεία της έννοιας του περιπτέρου. Στόχος, ήταν ο συνδυασμός 104

της αρχέγονης ποιότητας των τεχνών της ύφανσης με τη δομή του κτιρίου, τη μη γραμμικότητα και την πολύπλοκη χωρική όραση του μέλλοντος. Έτσι, η «αρχιτεκτονική ύφανση» έγινε ένα μοτίβο αυτού του έργου, το οποίο επίσης, επιδίωξε να πλέξει το παρελθόν σε ένα αρχιτεκτονικό όραμα του μέλλοντος (Calzón and Jiménez, 2010). Όπως αναφέρουν οι ίδιοι οι αρχιτέκτονες, “Το Ισπανικό περίπτερο συνδυάζει τη βιωσιμότητα 8.200 παραδοσιακών ψάθινων πάνελ, με μια επιστημονικά και τεχνολογικά προηγμένη καμπύλη δομή σύγχρονου χάλυβα και γυαλιού” (“Spanish Pavilion for World Expo Shanghai 2010,” n.d.).

Εικόνα 31. Το Ισπανικό περίπτερο για την Expo 2010 της Σαγκάης, στην Κίνα δημιουργία των EMBT σε συνεργασία με την MC2.

105

3.5.1 Σχεδιασμός Η εξαιρετικά ακανόνιστη, έντονα καμπύλη ελεύθερη μορφή του κτιρίου της EMBT χαρακτηρίζεται από πολλαπλές καμπυλότητες που προβληματίζουν το σχέδιο ως μια παραδοσιακή δομική μορφή. Η ανάγκη να αναπτυχθεί ένα κατάλληλο δομικό σύστημα ικανό να υποστηρίζει την ελεύθερη μορφή του κτιρίου απαιτούσε έντονο διάλογο μεταξύ των αρχιτεκτόνων και των μηχανικών, τόσο στην αρχή, όσο και σε όλη την διαδικασία σχεδιασμού και παραγωγής (Cruz, 2010). Κατά τη διάρκεια του διαλόγου, οι κύριες μεταβλητές που διαμορφώνουν το κτίριο εξετάστηκαν σε μια προσπάθεια να βρεθεί το δομικό σύστημα το οποίο θα συγχωνευόταν καλύτερα στη μορφή για να δημιουργήσει μια συνεκτική δομή. Σε αυτή τη διερεύνηση της «ανθεκτικότητας» της μορφής, η διπλή καμπυλότητα της πρόσοψης που περιέβαλλε τη δομή, ήταν τόσο μια πρόκληση, όσο και η λύση στο δομικό σύστημα, καθώς αυτά τα σχήματα, όταν έχουν διαμορφωθεί κατάλληλα, συμπεριφέρονται με βέλτιστο δομικό τρόπο (Calzón and Jiménez, 2010). Ταυτόχρονα, στο τέλος της έκθεσης, το κτίριο 106

έπρεπε να αποσυναρμολογηθεί και να μεταφερθεί σε άλλη τοποθεσία για να χρησιμοποιηθεί ως μόνιμο κτίριο. Ως εκ τούτου, η κύρια δομή σχεδιάστηκε με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργείτε μέσω μεγάλων αρθρωτών πλαισίων που έχουν βιδωθεί μεταξύ τους, για να διευκολυνθεί η λειτουργία συναρμολόγησης και αποσυναρμολόγησης (Young, 2010). Στο σχεδιασμό οποιασδήποτε δομής κυριαρχεί η ιδέα ότι πρέπει να μπορεί να κατασκευαστεί, τόσο από τεχνικής όσο και από οικονομικής άποψης. Σε ελεύθερες μορφές, όπως συμβαίνει με το Spanish Pavilion, η οικοδόμηση έπαιξε σημαντικό ρόλο στο σχεδιασμό. Κάθε βήμα της κατασκευής έπρεπε να μελετηθεί προσεκτικά, προσπαθώντας να εντοπίσει τα βασικά στοιχεία που θα μπορούσαν να επηρεάσουν το ίδιο το σχέδιο. Μπορεί να ειπωθεί ότι οι ελεύθερες μορφές είναι κατά κάποιο τρόπο «κρατούμενοι» της διαδικασίας παραγωγής και κατασκευής, οι οποίοι περιορίζουν τον σχεδιασμό και τους κανόνες στους οποίους πρέπει τελικά να υπακούσουν. Έτσι, κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού ορίστηκαν οι κάποιες συνθήκες. Πρώτα απ’ όλα υπήρξε περιορισμός σχετικά με την ποσότητα διαφορετικών τύπων σωλήνων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν. Στη συνέχεια, κρίσιμο ρόλο έπαιξαν η ανάγκη εύκολης, γρήγορης και άμεσης συναρμολόγησης και αποσυναρμολόγησης, για το λόγο αυτό, η σύνδεση που επιλέχθηκε μεταξύ των σωλήνων ήταν βιδωτή (Young, 2010).

Ο ρόλος του ηλεκτρονικού υπολογιστή γι’ αυτό το έργο, ήταν ουσιαστικός. Οι αρχιτέκτονες σχεδίασαν την μορφή ως γεωμετρικές επιφάνειες NURBS στο λογισμικό Rhino. Μετά τη μοντελοποίηση της δομής (Εικόνα 32), οι επιφάνειες κόπηκαν με κατακόρυφα και οριζόντια επίπεδα που οδήγησαν σε καμπύλες που ορίζουν τον άξονα των αντίστοιχων δομικών σωλήνων (Cruz, 2010). Με αυτό τον τρόπο, το σχήμα διπλής καμπυλότητας επισημοποιήθηκε με τον συνδυασμό δύο οικογενειών - οριζόντιων και κάθετων - σωλήνων μονής καμπυλότητας, μειώνοντας την πολυπλοκότητα της κατασκευής. Μια περαιτέρω απλούστευση για την παραγωγή και την κατασκευή ήταν η προσαρμογή της μεταβλητής καμπυλότητας των σωλήνων που είχε προκύψει, σε ένα μειωμένο αριθμό διαφορετικών καμπυλών που προσαρμόζονταν καλύτερα στη γεωμετρία και δεν ήταν διακριτές με γυμνό μάτι, ως απόκλιση από την ιδανική μεταβλητή καμπυλότητα (Calzón and Jiménez, 2010).

107

Εικόνα 32. Render του Spanish Pavilion. Από αυτό το τρισδιάστατο γεωμετρικό μοντέλο που δημιουργήθηκε από την αρχιτεκτονική ομάδα, αναπτύχθηκε, επεξεργάστηκε και αναλύθηκε το μοντέλο δομικών πεπερασμένων στοιχείων FEM (FiniteElement Model). Το μοντέλο αυτό, παρείχε στην αρχιτεκτονική ομάδα μια επαναληπτική διαδικασία όπου τα μεγέθη, οι δυνάμεις και η γεωμετρία των διαφόρων στοιχείων ρυθμίστηκαν σύμφωνα με τα κριτήρια αντοχής και παραμορφώσεως. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε ένα ειδικά σχεδιασμένο λογισμικό δομικής ανάλυσης, που επέτρεψε τη γρήγορη εισαγωγή της γεωμετρίας από το μοντέλο CAD του Rhino, τη μη γραμμική ανάλυση FEM και την αυτόματη μεταγενέστερη επεξεργασία των αποτελεσμάτων (Cruz, 2010). Αυτό επέτρεψε στην ευέλικτη διαδικασία να επιτύχει μια βελτιστοποιημένη λύση που να ικανοποιεί τόσο τις δομικές όσο και τις αρχιτεκτονικές απαιτήσεις (Calzón and Jiménez, 2010).

3.5.2 Κατασκευή Το ίδιο γεωμετρικό μοντέλο χρησιμοποιήθηκε αργότερα από το εργαστήριο χάλυβα για την κατασκευή όλων των σωλήνων, πράγμα που απαιτούσε έναν ακριβή ορισμό της γεωμετρίας τόσο στο εργαστήριο, όσο και κατά τη συναρμολόγηση επί τόπου (Calzón and Jiménez, 2010). Ίσως η πιο καινοτόμος λεπτομέρεια κατασκευής του Ισπανικού περιπτέρου ήταν η διασταύρωση μεταξύ των κάθετων σωλήνων και των οριζόντιων σωλήνων. Ένα λογισμικό για τον αυτόματο ορισμό διατομών και τεμαχίων είναι διαθέσιμο για καθημερινή χρήσης στα χαλυβουργεία, αλλά σχεδιάζεται κυρίως για τη διασταύρωση των ευθύγραμμων σωλήνων. Προκειμένου να δημιουργηθούν και να κοπούν αρθρώσεις για τους κυρτούς σωλήνες, ήταν απαραίτητο να αναπτυχθεί νέο ειδικό λογισμικό για την προσαρμογή αυτού του τύπου αρθρώσεων. Για την καμπυλότητα των σωλήνων, χρησιμοποιήθηκε μηχάνημα κάμψης NC, και ελέγχθηκε έναντι προτύπων ξύλου. Τα 8.200 ψάθινα πάνελ δημιουργήθηκαν χειροκίνητα από ειδικούς τεχνίτες (Εικόνα 33) και μεταφέρθηκαν στη 108

συνέχεια στο εργοτάξιο (Εικόνα 34). Η συναρμολόγηση πραγματοποιήθηκε επί τόπου, σταδιακά, με τη βοήθεια γερανών όπως βλέπουμε και στις Εικόνες 35-37. Αφού σχεδιάστηκε η θέση των υποστυλωμάτων, στη συνέχεια τοποθετήθηκαν τα βασικά και τα βοηθητικά στοιχεία. Η διαδικασία συνεχίστηκε μέχρι την συνολική συναρμολόγηση (Young, 2010).

Εικόνα 33. Ειδικός τεχνίτης πλέκει τα ψάθινα πάνελ της κατασκευής.

109

Εικόνα 34. Επάνω: Μεταφορά των ψάθινων πάνελ, από το εργαστήριο κατασκευής στο εργοτάξιο. Εικόνα 35. Κάτω: Εργάτης σημειώνει χειροκίνητα επάνω σε κάθε πάνελ τις διαστάσεις.

110

111

Εικόνα 36. Επάνω: Η κατασκευή πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια γερανών. Εικόνα 37. Κάτω: Εργάτες συναρμολογούν τα πάνελ.

3.5.3 Ευρήματα Αυτή η πολύπλοκη σύνθεση απαιτούσε ένα μοναδικό επίπεδο συνεργασίας από τους αρχιτέκτονες και τους μηχανικούς για τη βελτιστοποίηση της ιδέας μέσα στο πλαίσιο της ενσωμάτωσης αρχιτεκτονικών και δομικών μέσων. Η αρχιτεκτονική της πλέξης έγινε προνόμιο για την ύφανση της δομής. Ως αποτέλεσμα, ένα μοναδικό γεωμετρικό μοντέλο χρησίμευσε ως γλώσσα επικοινωνίας μεταξύ του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, της δομικής ανάλυσης και της κατασκευής (Calzón and Jiménez, 2010). Η σχεδίαση μιας ελεύθερης μορφής απαιτεί μια ανοιχτόμυαλη προσέγγιση για να εδραιωθεί το αρχετυπικό δομικό σύστημα - ή ένας συνδυασμός συστημάτων - το οποίο συγχωνεύεται καλύτερα στη γεωμετρία του, δηλαδή το οποίο εκμεταλλεύεται βέλτιστα τα πιθανά δομικά πλεονεκτήματα της μορφής του. Η εύρεση της αντοχής μιας μορφής είναι δυνατή μόνο μέσω μιας βαθιάς κατανόησης της γεωμετρίας και της εγγενούς δομικής συμπεριφοράς του σχήματος (Young, 2010). Η χρήση ενός νέου υπολογιστικού λογισμικού έχει γίνει πλέον ένα τέτοιο μέσο για 112

τη νέα αυτή συνέργεια σύνθετου σχεδιασμού (Calzón and Jiménez, 2010). Ωστόσο, το Spanish Pavilion ήταν μια καινοτόμος κατασκευή με πολύ απαιτητική παραγωγή και κατασκευή, απαιτώντας από το εργαστήριο χάλυβα να σχεδιάσει νέες πρωτότυπες διαδικασίες στην καμπύλωση, κοπή και συγκόλληση των σωλήνων που αποτελούν τη δομή του περιπτέρου. Η αναπόφευκτη προθεσμία για την εγκαινίαση του Expo 2010, άσκησε αυστηρό χρονοδιάγραμμα τόσο στην παραγωγή στο εργαστήριο, όσο και στην κατασκευή στην τοποθεσία, η οποία ωστόσο είχε ως αποτέλεσμα ένα εξαιρετικό κτίριο που πραγματοποιήθηκε εγκαίρως και με άριστη ποιότητα (Young, 2010).

Σχήμα 9. Διάγραμμα της ροής εργασίας του Spanish Pavilion.

113

3.6 Metropol Parasol Jürgen Mayer H + Arup + FinnforestMerk (FFM) Seville, Spain 2011

Το 2004, το Δημοτικό Συμβούλιο της Σεβίλλης δημιούργησε έναν διεθνή διαγωνισμό με σκοπό την ανακατασκευή της πλατείας Plaza De La Encarnación στη Σεβίλλη. Από τα 65 έργα που έλαβαν μέρος, επιλέχθηκε το “Metropol Parasol”. Η κατασκευή του διήρκησε εφτά χρόνια, ενώ σχεδιάστηκε από τον Jürgen Mayer H, σε συνεργασία με τους Arup, ενώ το κατασκευαστικό μέρος ανέλαβε η Finnforest114

Merk(FFM) (Koppitz et al., 2012). Περιλαμβάνει ένα μουσείο, χώρους αγοράς, αποβάθρα κοινωνικών εκδηλώσεων, ενώ βρίσκεται σε πλήρη αντίθεση με τη γεωμετρία της παλιάς πόλης. Δεν υπήρξε καμία απόπειρα για μιμητική συσχέτιση εδώ, ωστόσο η πόλη ήταν απαραίτητη για τη σύλληψη της δομής. Επίσης, το κτίριο πάνω από τον αρχαιολογικό χώρο αντιμετωπίστηκε ως ευκαιρία, παρά ως πρόβλημα που έχρηζε λύσης (Mayer H, 2012).

Εικόνα 38. Το Metropol Parasol στη Σεβίλλη της Ισπανίας δημιουργήθηκε από τον Jürgen Mayer H.

115

3.6.1 Σχεδιασμός Το Metropol Parasol, είναι μία ξύλινη δομή που μοιάζει με έξι συγχωνευμένα μανιτάρια ύψους έως 28 μ. και συνολικού μήκους 150 μ., τα οποία παρέχουν σκίαση. Η γεωμετρία της δομής βασίζεται σε μια ελεύθερη μορφή, που σκιαγραφεί τις δομές σκίασης ενός δέντρου (Koppitz et al., 2012). Η δημιουργία του έργου ήταν εφικτή μόνο μέσω ενός ολοκληρωμένου συντονισμού μεταξύ όλων των μελών της ομάδας, δηλαδή μεταξύ του αρχιτέκτονα, των μηχανικών, των υπηρεσιών, των πυροσβεστών, καθώς και των εργολάβων της ξυλείας. Προϋπόθεση για μια τέτοια διαδικασία σχεδιασμού ήταν η απρόσκοπτη μεταφορά δεδομένων μεταξύ όλων των μελών της ομάδας. Η συνεργασία της ομάδας ξεκίνησε από τα πρώτα στάδια του σχεδιασμού. Ο αρχιτέκτονας δημιούργησε το τρισδιάστατο μοντέλο, το οποίο περιείχε την γεωμετρία. Στη συνέχεια, δόθηκε στους μηχανικούς με σκοπό την τροποποίηση και την βελτιστοποίηση μέσω της ανάλυσης (Koppitz et al., 2012). Όσον αφορά την επιλογή του υλικού, για την δημιουργία αυτής της μοναδικής δομής, αποφασίστηκε, μετά από 116

πειραματικές έρευνες, η χρήση ενός πλαστικοποιημένου ξύλου που ονομάζεται Kerto. Αποτελείται από φύλλα καπλαμά πάχους 3 χιλιοστών, κολλημένα μεταξύ τους, και προσφέρουν πολύ μεγαλύτερη αντοχή στη διάτμηση, από το συμπαγές ξύλο (De La Pena, n.d.).

Εικόνα 39. Τρισδιάστατο μοντέλο του Metropol Parasol στο Rhino.

Η δομική ανάλυση του Metropol Parasol απαιτούσε πολύπλοκους τρισδιάστατους υπολογισμούς. Το σημείο εκκίνησης για την ανάλυση ήταν το τρισδιάστατο μοντέλο που σχεδιάστηκε στο Rhino (Εικόνα 39) και παρείχε το ύψος και την περιγραφή των ξύλινων στοιχείων καθώς και τον προσανατολισμό τους στο χώρο. Με τη βοήθεια ενός προσαρμοσμένου προγράμματος υπολογιστή, οι μηχανικοί εισήγαγαν αυτόματα τα γεωμετρικά δεδομένα από το μοντέλο και δημιούργησαν ένα μοντέλο ανάλυσης δομικών πεπερασμένων στοιχείων (FiniteElement Model). Το μοντέλο ανάλυσης, τοποθετούσε αυτόματα τους συνδετήρες μεταξύ των στοιχείων, ανάλογα με το πάχος τους (Koppitz et al., 2012). Οι μηχανικοί της Arup και της FinnforestMerk ανέπτυξαν μια καινοτόμο λεπτομέρεια σύνδεσης βασισμένη σε κολλημένες χαλύβδινες ράβδους, οι οποίες ταυτόχρονα είναι βελτιστοποιημένες για γρήγορη ανέγερση στο εργοτάξιο. Μια θερμική ανάλυση αποκάλυψε ότι το καυτό κλίμα της νότιας Ισπανίας θα αποτελούσε ιδιαίτερη πρόκληση για τις λεπτομέρειες της σύνδεσης, καθώς οι μηχανικοί έπρεπε να αναπτύξουν μια νέα διαδικασία συγκόλλησης, ειδικά για αυτό το κλίμα (De La Pena, n.d.). Ένα βασικό ζήτημα για τη δομική ανάλυση του Metropol Parasol ήταν το πλήθος των στοιχείων που οδηγούν σε μια σοβαρή υπολογιστική πρόκληση, καθώς οι τιμές εισόδου άλλαζαν συνεχώς. Η τελική γεωμετρία της δομής εξαρτιόταν από τις δυνάμεις που δρούσαν σε κάθε κόμβο της, και αυτές οι δυνάμεις εξαρτώνται από το πλάτος και το επακόλουθο βάρος των δομικών στοιχείων καθώς και τα απαραίτητα μεγέθη συνδετήρων. Αυτός ο κύκλος αλληλεξάρτησης μπορούσε να σπάσει μόνο εάν η όλη δομή επιλύονταν επανειλημμένα. Για κάθε επαναληπτικό βήμα, οι τιμές εισόδου εξάγονταν από τα αποτελέσματα του προηγούμενου βήματος. Η επανάληψη επιτυγχάνονταν όταν πληρούνταν όλα τα κριτήρια σχετικά με τη γεωμετρία και τα φορτία. Λόγω της πολυπλοκότητας της γεωμετρίας, αυτή η επανάληψη μπορούσε να διαρκέσει αρκετές ημέρες μέχρι να υπολογιστεί (Koppitz et al., 2012). Ωστόσο, οι δομικοί μηχανικοί της Arup ανέπτυξαν ένα λογισμικό για να αυτοματοποιήσουν την επαναληπτική διαδικασία. Το λογισμικό αυτό, υπολόγιζε το πάχος και το βάρος των ξύλινων στοιχείων και τις λεπτομέρειες σύνδεσης για κάθε κόμβο. Το πάχος και το βάρος των ξύλινων στοιχείων επαναπροσδιοριζόταν σε κάθε βήμα της επαναληπτικής διαδικασίας, ανάλογα με τα φορτία. Ομοίως, επαναπροσδιοριζόταν σε κάθε βήμα και το βάρος των συνδετήρων. Οι διάφοροι

117

τύποι συνδετήρων που διαφέρουν σε βάρος και φέρουσα ικανότητα καθορίζονταν ανάλογα με το πάχος, το ύψος και τον γεωμετρικό προσανατολισμό των ινών των ξύλινων στοιχείων με τη βοήθεια ενός μεγάλου προσαρμοσμένου πίνακα δεδομένων. Μόλις ολοκληρώθηκε η διαδικασία επανάληψης, τα αποτελέσματα συλλέχθηκαν και προωθήθηκαν ηλεκτρονικά στους αρχιτέκτονες και στους εργολάβους. Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια απευθείας για τους ελέγχους κατασκευής και λεπτομερειών (Koppitz et al., 2012). Μετά την ολοκλήρωση του σχεδίου, το πραγματικό βάρος της ξύλινης δομής, συμπεριλαμβανομένων των λεπτομερειών σύνδεσης (Εικόνα 40), συγκρίθηκε με τα αποτελέσματα της τελευταίας επανάληψης του μοντέλου που παρουσίαζε τα χαλύβδινα στοιχεία και τους διαδρόμους παρατήρησης. Μια ομάδα CAD που χρησιμοποιεί προγραμματισμό μακροεντολών, κατασκεύασε ημιαυτόματες διαδικασίες για τα περίπου 3.400 επιμέρους ξύλινα στοιχεία και τις συνδέσεις τους (Εικόνα 40). Στη συνέχεια, τα ξύλινα στοιχεία του ιδίου πάχους τοποθετήθηκαν με βέλτιστο τρόπο στις πινακίδες κοπής, λαμβάνοντας υπόψη την κατεύθυνση των ινών του ξύλου (Koppitz et al., 2012).

118

Εικόνα 40. Λεπτομέρεια των συνδέσεων μεταξύ των ξύλινων στοιχείων της κατασκευής.

3.6.2 Κατασκευή Όλες οι λεπτομέρειας προσαρμογής και προετοιμασίας των 3.000 στοιχείων πραγματοποιήθηκε στη Γερμανία από την FinnforestMerk (Εικόνα 41). Τα στοιχεία κόπηκαν σε ένα μηχάνημα κατεργασίας CNC, ενώ οι εγκοπές δημιουργήθηκαν με τον ίδιο τρόπο, την ίδια στιγμή. Οι 35.000 διαμήκεις οπές βάθους 65-70 εκατοστών, δημιουργήθηκαν χειροκίνητα. Στη συνέχεια, στάλθηκαν οδικώς στη νότια Ισπανία. Τα στοιχεία επικαλύφθηκαν επί τόπου με πολϋουρεθάνη από μια τοπική εταιρεία, πριν από την τελική συναρμολόγηση (De La Pena, n.d.). Η θεμελιώδης ιδέα πίσω από την τοποθέτηση των δομών οροφής ήταν η διατήρηση της συναρμολόγησης των στοιχείων, με σκοπό να είναι όσο το δυνατόν πιο εύκαμπτη και να χρησιμοποιηθούν απλές λεπτομέρειες χαλύβδινων συνδέσεων για να μεταφερθούν οι αξονικές δυνάμεις και οι ροπές κάμψης και να προσαρμοστούν επίσης οι κατασκευαστικές ανοχές. Η συναρμολόγηση ήταν χειροκίνητη και πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια ενός σύνθετου συστήματος από σκαλωσιές (Εικόνες 43 και 44), το οποίο συντονίστηκε με τη γεωμετρία και τα αντίστοιχα φορτία. Με σκοπό την ανέγερση των εργατών, κατασκευάστηκαν ειδικά «καλάθια» ενός ατόμου (Εικόνα 42), ώστε να μπορούν να κινούνται στο πλέγμα της δομής (Koppitz et al., 2012).

Εικόνα 41. Η κοπή των στοιχείων που πραγματοποιήθηκε στην Γερμανία από την FinnforestMerk.

119

120

Εικόνα 42. Επάνω: Ειδικά καλάθια χωρητικότητας ενός ατόμου κατασκευάστηκαν αποκλειστικά για την διαδικασία κατασκευής. Εικόνα 43. Κάτω: Ανέγερση των ξύλινων στοιχείων με τη βοήθεια γερανών. Εικόνα 44. Απέναντι: Η συναρμολόγηση της κατασκευής πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια ενός σύνθετου συστήματος από σκαλωσιές.

121

3.6.3 Ευρήματα Όπως θα περίμενε κανείς, η οικοδόμηση μιας μεγάλης ξύλινης δομής με σκοπό τη σκίαση της πλατείας και την προστασία ενός αρχαιολογικού χώρο ήταν τεχνικά δύσκολη. Χρησιμοποιήθηκε ένας νέος συνδυασμό υλικών και μια ειδικά ανεπτυγμένη λεπτομέρεια σύνδεσης (Koppitz). Ωστόσο, πολύ σημαντική ήταν η συνεργατική προσπάθεια που απαιτούνταν για ένα έργο που πρέπει να καλύψει τις ανάγκες τόσων πολλών χρηστών. Όπως αναφέρθηκε, το έργο ήταν εφικτό μόνο μέσω ενός ολοκληρωμένου συντονισμού μεταξύ όλων των μελών της ομάδας, του αρχιτέκτονα, των μηχανικών, των υπηρεσιών, των πυροσβεστών, καθώς και των εργολάβων της ξυλείας. Προϋπόθεση για μια τέτοια διαδικασία σχεδιασμού ήταν η απρόσκοπτη μεταφορά δεδομένων μεταξύ όλων των μελών της ομάδας. Έτσι, ο συντονισμός και η ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ του αρχιτέκτονα και της ομάδας του έργου ήταν αναγκαία, δεδομένου ότι αποτελούνταν από τουλάχιστον τρεις διαφορετικές εθνικότητες. Όπως μπορείτε να φανταστείτε, υπάρχουν σίγουρα δύσκολες στιγμές για 122

ένα τέτοιο έργο (Koppitz).

Σχήμα 10. Διάγραμμα της ροής εργασίας του Metropol Parasol.

123

3.7 Museo Soumaya FR-EE + Gehry Technologies + Geometrica + IASA Hidalgo, Mexico 2011

To 2011 ολοκληρώθηκε ο σχεδιασμός του Museo Soumaya με σκοπό να φιλοξενήσει μια από τις μεγαλύτερες ιδιωτικές συλλογές τέχνης στον κόσμο, και συγχρόνως, να αναδιαμορφώσει μια παλιά βιομηχανική περιοχή της πόλης του Μεξικού (Romero and Ramos, 2013). Η κατασκευή διήρκησε τέσσερα χρόνια και τον σχεδιασμό ανέλαβε ο Fernando Romero των FR-EE σε συνεργασία με την Car124

so Infrastructura, την IASA και την Frank Gehry Technologies (Sidelko, 2013). Αναπτύσσοντας 46 μέτρα στην καρδιά μιας νέας πολιτιστικής και εμπορικής περιοχής, η μορφή του κτιρίου είναι επενδυμένη με δέρμα 16.000 εξαγωνικών στοιχείων χάλυβα, αναφερόμενο στις παραδοσιακές, αποικιακές κεραμικές προσόψεις της πόλης του Μεξικό, δίνοντας στο κτίριο διαφορετική εμφάνιση ανάλογα με τον καιρό, την ώρα της ημέρας και το πλεονέκτημα του θεατή (Enterprise).

Εικόνα 45. Το Museo Soumaya στο Hidalgo του Μεξικό, δημιουργήθηκε με σκοπό να φιλοξενήσει μια από τις μεγαλύτερες ιδιωτικές συλλογές τέχνης στον κόσμο.

125

3.7.1 Σχεδιασμός Η εμβληματική μορφή του Museo Soumaya ήταν αρχικά εντελώς διαφορετική. Ο αρχιτέκτονας Fernardo Romero των FR-EE, εξερεύνησε διάφορους σχηματισμούς πριν φτάσει στο τελικό αποτέλεσμα. Μετά την έναρξη της κατασκευής του μουσείου και την παραγγελία του αρχικού χάλυβα, ο αρχιτέκτονας ζήτησε τη βοήθεια της Gehry Technologies για να σχεδιάσει και να παραδώσει την πρόσοψη του μουσείου. Η πρόθεση σχεδιασμού του αρχιτέκτονα απαιτούσε ένα αδιάκοπο μοτίβο επάνω σε μια ενιαία επιφάνεια. Η Gehry Technologies ξεκίνησε την διαδικασία σχεδίασης του μοτίβου με μια λεπτομερή ανάλυση της επιφάνειας για τον εντοπισμό ζωνών υψηλής καμπυλότητας. Ο έλεγχος της παραμόρφωσης των σχημάτων στις ζώνες αυτές, θα προκαλούσε δυσκολίες λόγω της διπλής καμπυλότητας της επιφάνειας (Sidelko, 2013). Το αρχικό όραμα του αρχιτέκτονα ήταν να έχει εξάγωνο μοτίβο με πάνελ ίδιου μεγέθους. Η 126

πρόκληση εδώ ήταν ότι καθώς η δομή της πρόσοψης είχε ήδη αποφασιστεί και συναρμολογηθεί, υπήρχε ελάχιστο περιθώριο για τροποποιήσεις ή εξορθολογισμό (Romero and Ramos, 2013). Η Gehry Technologies χρησιμοποιώντας το λογισμικό Digital Project™, εφάρμοσε μια σειρά μελετών για να προσπαθήσει να επιτύχει την αρχική πρόθεση του σχεδιασμού. Ωστόσο, λόγω της τοπολογίας της μη ορθολογικής κύριας επιφάνειας σχεδιασμού, αποφασίστηκε ότι το σχέδιο δεν θα μπορούσε να ολοκληρωθεί με πάνελ ίδιου μεγέθους. Οι ζώνες διπλής καμπυλότητας παραμόρφωσαν το μοτίβο και θα ήταν αδύνατο να πραγματοποιηθεί η ιδέα μόνο με ένα μέγεθος (Sidelko, 2013). Μια ανάλυση της επιφάνειας σχεδιασμού ταυτοποίησε περιοχές με την περισσότερη καμπυλότητα. Η πρόθεση του σχεδιασμού ήταν να υπάρχει ένα συνεκτικό χάσμα μεταξύ όλων των επιφανειών (Romero and Ramos, 2013). Η γεωμετρική λύση, ήταν να τεντωθεί κάθε πάνελ για να διατηρήσει την απόσταση, με κάθε πλαίσιο να ανταποκρίνεται σε μέγεθος και γωνίες ανάλογα με την τοπική γεωμετρία της επιφάνειας. Εν τέλη, το πρότυπο που προέκυψε συμπιέστηκε, αντί να τεντωθεί στις γωνίες της πρόσοψης. Η Gehry Technologies ανέπτυξε μια μέθοδο για να τεντώσει παραμετρικά το μοτίβο έτσι ώστε ο αρχιτέκτονας να μπορεί να επιλέξει πόσο μακριά ήθελε να τεντώσει τα πάνελ. Η διαμόρφωση του σχεδίου σύμφωνα

με την πρόθεση του αρχιτέκτονα επιτεύχθηκε με τη δημιουργία ενός παραμετρικού εξοπλισμού. Αυτό επέτρεψε στον αρχιτέκτονα να δει εύκολα πολλές επαναλήψεις του σχεδίου με διαφορετικές αναλογίες τεντώματος. Η συνολική κατασκευή του εξοπλισμού ήταν απλή. Το μοτίβο σε αυτό το σημείο ήταν σύμφωνο με την πρόθεση σχεδιασμού ενός άνευ ραφής τεντωμένου μοτίβου με ομοιόμορφα κενά, αλλά υπήρχαν πάνω από 16.000 εξαγωνικά πάνελ μοναδικής μορφής. Από το σημείο αυτό και μετά, ο σχεδιασμός της δευτερογενούς δομής και η ανάπτυξη των πάνελ σε οικογένειες έγιναν παράλληλα, συμβάλλοντας στην εξοικονόμηση χρόνου στο επιταχυνόμενο χρονοδιάγραμμα κατασκευής (Sidelko, 2013).

127

Εικόνα 46. Το τρισδιάστατο μοντέλο του οποίου ο τελικός αριθμός ήταν 15.000 πάνελ, των 300 οικογενειών. Η επιφάνεια χωρίστηκε σε δύο ζώνες: η πιο καμπύλη και η πιο κανονική. Για την πιο κανονική ζώνη, παρόμοια εξάγωνα ομαδοποιήθηκαν σε «οικογένειες». Αυτά αντιπροσωπεύουν το 80% της επιφάνειας. Για την πιο καμπύλη ζώνη, τα μοναδικά εξαγωνικά πάνελ αντιπροσώπευαν το υπόλοιπο 20% της επιφάνειας (Sidelko, 2013). Παραμετρικές τεχνικές μοντελοποίησης που αναπτύχθηκαν από την Gehry Technologies χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία των οικογενειών. Εδώ, τα εξάγωνα συγκρίθηκαν και ομαδοποιήθηκαν ανάλογα με τις ομοιότητες που παρουσίαζαν (Romero and

Ramos, 2013). Ο τελικός αριθμός ήταν 15.000 πάνελ, των 300 οικογενειών όπως φαίνεται και στην Εικόνα 46 (Sidelko, 2013). Μετά από αυτή τη διαδικασία όλα τα γεωμετρικά δεδομένα για τα πάνελ εξήχθησαν και εφαρμόσθηκαν ξανά στην επιφάνεια, επιτρέποντας την επαλήθευση των μεγεθών των εξαγώνων και της προσαρμογής των κενών μεταξύ τους. Αυτή η προσαρμογή και η σύγκριση πραγματοποιήθηκε μέχρις ότου επιτεύχθηκε το επιθυμητό αποτέλεσμα (Romero and Ramos, 2013). Τα πάνελ κοντά στις εισόδους, σχεδιάστηκαν ξεχωριστά, καθώς ήταν το μόνο σημείο που μπορούσαν να φτάσουν και να αγγίξουν οι επισκέπτες (Sidelko, 2013). Όλη η ομάδα του έργου συνέχισε να ασχολείται με το κεντρικό ψηφιακό τρισδιάστατο μοντέλο σε όλη τη διαδικασία κατασκευής, έτσι ώστε η ομάδα σχεδιαστών να έχει πρόσβαση και να παρέχει ακριβείς πληροφορίες για το κτίριο ανά πάσα στιγμή. Το μοντέλο παραδόθηκε με τέτοιο τρόπο ώστε όλοι να έχουν αυτό που χρειάζονται με κατανοητό τρόπο. Διαφορετικές πτυχές του κτιρίου θα μπορούσαν να σχεδιαστούν ταυτόχρονα και αμέτρητες επαναλήψεις του σχεδιασμού θα μπορούσαν να μελετηθούν γρήγορα (Romero and Ramos, 2013).

128

Το μοντέλο που δημιουργήθηκε, χρησιμοποιήθηκε για να εξεταστεί ο συντονισμός μεταξύ του σχεδιασμού, της κατασκευής και της εγκατάστασης της δευτερεύουσας δομής σε σχέση με τα κύρια στοιχεία χάλυβα. Τα αρχικά υποστυλώματα επανασχεδιάστηκαν στο τρισδιάστατο μοντέλο, σύμφωνα με τα δεδομένα που ερευνήθηκαν και συγκρίθηκαν με το μοντέλο σχεδιασμού. Τα στοιχεία έδειξαν ότι τα υποστυλώματα και οι πλάκες μετατοπίστηκαν στη μία πλευρά του κτιρίου, γεγονός που θα μπορούσε να προκαλέσει σύγκρουση με άλλα δομικά στοιχεία. Η Geometrica χρησιμοποιώντας ένα ειδικό λογισμικό, εισήγαγε τα δεδομένα στο μοντέλο και προσάρμοσε τοπικά μεγάλες περιοχές κόμβων γύρω από πιθανές συγκρούσεις με τα στοιχεία της αρχικής δομής. Μετά την ολοκλήρωση των προσαρμογών, οι κόμβοι στάλθηκαν στην Gehry Technologies και σχεδιάστηκαν ξανά στο περιβάλλον του τρισδιάστατου μοντέλου (Sidelko, 2013). Λόγω της πολύπλοκης μορφής του κτιρίου, ο σχεδιασμός εσωτερικών στοιχείων όπως οι ράμπες, η δομή και η οροφή δεν θα ήταν εφικτός χρησιμοποιώντας μια παραδοσιακή διαδικασία σχεδίασης και δισδιάστατης σχεδίασης. Κοιτάζοντας το έργο με ενοποιημένο, ολιστικό τρόπο, όπου όλα τα στοιχεία και ο τρόπος αλληλεπίδρασης μεταξύ τους είναι ορατά, ήταν θεμελιώδης τόσο για την κατανόηση της πολυπλοκότητας όσο και για την τεκμηρίωσή της (Romero and Ramos, 2013).

3.7.2 Κατασκευή Οι μηχανικοί και οι κατασκευαστές σε συνεργασία με την Gehry Technologies, δημιούργησαν ένα σύστημα ονομασίας για τη διαχείριση του μεγάλου αριθμού πάνελ που έπρεπε να κατασκευαστούν, να εντοπιστούν και να εγκατασταθούν. Η Geometrica απαιτούσε το όνομα κάθε κόμβου και τις συντεταγμένες x, y, z για να ξεκινήσει το σχεδιασμό και την κατασκευή της δευτερεύουσας πρόσοψης. Τα αναγκαία δεδομένα εξήχθησαν από το μοντέλο σχεδιασμού. Οι επιπλέον κόμβοι συμπεριελήφθησαν πάνω και κάτω από τα όρια της πρόσοψης για να επιτρέψουν την κοπή της δομής (Sidelko, 2013). Κατά τη διάρκεια του έργου, δημιουργήθηκαν εκατοντάδες σχέδια και πίνακες δεδομένων που χρησίμευαν για τον εντοπισμό, την κατασκευή και την εγκατάσταση των πάνελ για τις 196 ζώνες της πρόσοψης. Έγγραφα που περιέχουν στοιχεία, όπως τα συνολικά πλαίσια ανά ζώνη, χρησιμοποιήθηκαν από την IASA για τον προγραμματισμό της κατασκευής και της εγκατάστασης των πάνελ. Τα σχέδια δημιουργήθηκαν με μια αυτοματοποιημένη διαδικασία που εξήγαγε δεδομένα από το μοντέλο και δημιούργησε σχέδια με διαστάσεις. Τα εξαγωνικά πάνελ κόπηκαν στο εργοστάσιο και μεταφέρθηκαν ώστε να ολοκληρωθεί η πρόσοψη. Η κατασκευή πραγματοποιήθηκε επί τόπου βάση δισδιάστατων σχεδίων (Εικόνα 47), χειροκίνητα με τη βοήθεια γερανών και συστημάτων αναρρίχησης (Εικόνες 48-50) (Sidelko, 2013).

Εικόνα 47. Η κατασκευή πραγματοποιήθηκε επί τόπου βάση δισδιάστατων σχεδίων.

129

130

Εικόνα 48. Απέναντι: Η βασική δομή του Mouseo Soumaya, πριν από την τοποθέτηση των πάνελ. Εικόνα 49. Επάνω: Εργάτες τοποθετούν την ενδοιάμεση μόνωση μεταξύ της βασικής δομής του κτιρίου και των πάνελ. Εικόνα 50. Κάτω: Οι εργάτες με τη βοήθεια γερανών τοποθέτησαν τα πάνελ επάνω στην βασική δομή του κτιρίου.

131

3.7.3 Ευρήματα Μία δομή τέτοιας πολυπλοκότητας δεν είχε επιχειρηθεί ποτέ στο Μεξικό, η οποία παρουσίαζε διάφορους κινδύνους για τους πελάτες και τις ομάδες σχεδιασμού και κατασκευής. Μία από τις προκλήσεις ήταν ο τρόπος υλοποίησης αυτού του φιλόδοξου σχεδίου χωρίς προηγούμενη τεχνογνωσία. Η διαχείριση και ο συντονισμός των διαφόρων ομάδων ήταν κρίσιμης σημασίας για την επιτυχία του έργου, όπως και οι νέες τεχνικές που αναπτύχθηκαν χρησιμοποιώντας τη σάρωση με λέιζερ, την παραμετρική μοντελοποίηση και άλλες αλγοριθμικές τεχνικές για το σχεδιασμό και τη μοντελοποίηση του έργου (Romero and Ramos, 2013). Καθώς η αρχιτεκτονική γίνεται πιο περίπλοκη, απαιτείται μια απλή, ολοκληρωμένη διαδικασία για την κατανόηση και την επικοινωνία της πολυπλοκότητας. Όπως αναφέρουν και οι αρχιτέκτονες του έργου, “Στην αρχιτεκτονική, σε αντίθεση με άλλους κλάδους σχεδίασης, η διαδικασία είναι μοναδική για κάθε έργο και είναι απαραίτητη η συνεχής αναπροσαρμογή. Δεν μπορούμε να συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε παραδοσιακές 132

μεθόδους γραμμικού σχεδιασμού. Απαιτείται μια ταυτόχρονη, ολοκληρωμένη διαδικασία, στην οποία υπάρχει πλήρης συνεργασία μεταξύ των μελών - και ο μόνος τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι μέσω της τεχνολογίας” (Romero and Ramos, 2013).

Σχήμα 11. Διάγραμμα της ροής εργασίας του Mouseo Soumaya.

133

134

Συμπεράσματα

135

Συμπεράσματα

136

“Στην αρχιτεκτονική, σε αντίθεση με άλλους κλάδους σχεδίασης, η διαδικασία είναι μοναδική για κάθε έργο και είναι απαραίτητη η συνεχής αναπροσαρμογή. Δεν μπορούμε να συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε παραδοσιακές μεθόδους γραμμικού σχεδιασμού. Απαιτείται μια ταυτόχρονη, ολοκληρωμένη διαδικασία, στην οποία υπάρχει πλήρης συνεργασία μεταξύ των μελών - και ο μόνος τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι μέσω της τεχνολογίας” (Romero and Ramos, 2013).

Η παρούσα ερευνητική εργασία ξεκίνησε με κάποια βασικά ερωτήματα: Τι σημαίνει “Ψηφιακή Ροή Εργασίας”; Από τι αποτελείται; Τι σημαίνει ο όρος “file to factory” και πως συνδέεται με τις ψηφιακές ροές εργασίας; Ποια η επίδρασή τους στο ρόλο του αρχιτέκτονα; Ποιες αλλαγές και ποιες ευκαιρίες δημιούργησαν τα νέα ψηφιακά μέσα στις ροές εργασίας; Με ποιον τρόπο επηρέασαν τον τρόπο σχεδιασμού και κατασκευής των κτιρίων; Στόχος της παρούσας ερευνητικής εργασίας ήταν η διερεύνηση των παραπάνω ερωτημάτων μέσω της μελέτης των νέων ψηφιακών διαδικασιών σχεδιασμού, παραγωγής και κατασκευής. Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων αναπτύχθηκαν δύο επίπεδα που οδήγησαν στα συμπεράσματα. Στο πρώτο επίπεδο, αναλύθηκε η επιρροή των ψηφιακών μέσων στην διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής, καθώς και η επίδρασή τους στους παράγοντες που συμβάλλουν στην διεκπεραίωση των διαδικασιών αυτών, όπως αναπτύχθηκαν τα τελευταία χρόνια στη σχετική βιβλιογραφία, ενώ στο δεύτερο επίπεδο αναλύθηκαν έξι παραδείγματα αρχιτεκτονικών μελετών και παρουσιάστηκε η ροή εργασίας που ακολουθήθηκε, τα προβλήματα που προέκυψαν και οι ευκαιρίες που δημιουργήθηκαν. Η πρώτη βασική διαπίστωση είναι ότι η ροή εργασίας αποτελείται από μία σειρά βημάτων τα οποία συγκροτούν μία διαδικασία εργασίας. Για την διεκπεραίωση αυτής της εργασίας, αλληλοεπιδρούν πολλές ομάδες ατόμων διαφορετικών κλάδων. Όπως τονίζει και ο Richard Garber (2009), “οι ροές εργασίας που χρησιμοποιούν σήμερα οι αρχιτέκτονες και οι σχεδιαστές επιτρέπουν την ανάδραση σε όλη την ομάδα σχεδιασμού και το χρονοδιάγραμμα του έργου”. Πιο συγκεκριμένα, όμως, η ψηφιακή ροή εργασίας αποτελείται από πέντε στάδια, τον σχεδιασμό, την βελτιστοποίηση, την διόρθωση, την ανάλυση και την παραγωγή. Σε ότι αφορά την μετάβαση από το σχεδιασμό στην κατασκευή, ή αλλιώς, την ομαλή συγχώνευση της διαδικασίας σχεδιασμού στην παραγωγή, χρησιμοποιείται ο όρος “file to factory”. Ουσιαστικά, οι πληροφορίες του σχεδιασμού γίνονται πληροφορίες κατασκευής και βιομηχανικής δομής. Πρόκειται για την άμεση μεταφορά δεδομένων από ένα λογισμικό τρισδιάστατης μοντελοποίησης σε ένα μηχάνημα CNC. Σύμφωνα με τον Scheurer (2005), συγκροτείται από έξι στάδια, τα οποία

137

οδηγούν από τον ορισμό των απαιτήσεων στην δημιουργία κώδικα για τα μηχανήματα CNC. Ο ρόλος των ψηφιακών εργαλείων στην συνολική διαδικασία σχετίζεται με το ότι υποστηρίζουν την συνέχεια μεταξύ του σχεδιασμού και της κατασκευής καθώς πρόκειται ουσιαστικά, για μια γενετική λογική, που επενδύεται σε ένα τρισδιάστατο μοντέλο το οποίο διαχειρίζεται βάσεις δεδομένων. Όσον αφορά τον ρόλο του αρχιτέκτονα, οι αρχιτέκτονες ασχολούνται ολοένα και περισσότερο με την παραγωγή και την κατασκευή, επιτρέποντάς τους να επεκτείνουν την περιοχή και τον παραδοσιακό ρόλο στον σχεδιασμό κτιρίων. Ο αρχιτέκτονας σήμερα αλληλοεπιδρά, ελέγχει και διαχειρίζεται παραγωγικές διαδικασίες και μηχανισμούς. Ως εκ τούτου, αλλάζει ριζικά ολόκληρη η φύση και οι καθιερωμένες ιεραρχίες της οικοδομικής βιομηχανίας, καθώς και ο ρόλος του αρχιτέκτονα στις διαδικασίες οικοδόμησης. Ο ρόλος του αρχιτέκτονα επαναπροσδιορίστηκε και διαφοροποιήθηκε σε σχέση με παλαιότερα. Για πρώτη φορά στην ιστορία, οι αρχιτέκτονες δεν 138

σχεδιάζουν το σχήμα του κτιρίου, αλλά ένα σύνολο αρχών που κωδικοποιούνται ως μια ακολουθία παραμετρικών εξισώσεων, με τις οποίες, συγκεκριμένες περιπτώσεις του σχεδιασμού, απαιτούν την απόρριψη σταθερών λύσεων και την εξερεύνηση απεριόριστα μεταβλητών δυνατοτήτων. Σχετικά με τις αρχιτεκτονικές μελέτες που αναλύθηκαν, διαπιστώθηκαν αρκετές αλλαγές που δημιούργησαν τα ψηφιακά μέσα με το πέρασμα του χρόνου. Σε πολλές περιπτώσεις επηρέασαν θετικά την διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής, ενώ σε άλλες περιπτώσεις η απουσία τους δυσκόλεψε την διεκπεραίωση της διαδικασίας. Σε όλα όμως τα έργα, ο συντονισμός και η ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ όλων των μελών της ομάδας καθ’ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας, ήταν καθοριστικής σημασίας. Οι πολύπλοκες υπολογιστικές διαδικασίες σχεδιασμού, ανάλυσης και βελτιστοποίησης που απαιτούνται, ειδικά όταν πρόκειται για έργα μεγάλης κλίμακας, δεν μπορούν να ακολουθούνται από χειρωνακτικές εργασίες. Στα μεταγενέστερα στάδια παραγωγής και κατασκευής, οι περισσότερες πληροφορίες κατασκευής που παράγονται από το σύνθετο μοντέλο πρέπει να χρησιμοποιούνται πλήρως. Ως αποτέλεσμα, ένα τρισδιάστατο μοντέλο μπορεί να αποτελέσει γλώσσα επικοινωνίας μεταξύ του

αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, της δομικής ανάλυσης και της κατασκευής. Το τρισδιάστατο μοντέλο πέρα από εργαλείο αναπαράστασης, γίνεται μέσο πληροφόρησης, που εξασφαλίζει τη συνοχή μεταξύ του σχεδιασμού και της κατασκευής ενώ, ταυτόχρονα, διαχειρίζεται τις σχέσεις όλων των συμμετεχόντων στη διαδικασία σχεδιασμού-κατασκευής. Εκτός από την παροχή βοήθειας σε όλη τη διάρκεια της διαδικασίας, τα ψηφιακά μέσα συμβάλλουν στην υποστήριξη μιας γεωγραφικά κατανεμημένης συνεργασίας μέσω διαφόρων ευρωπαϊκών χωρών, όταν αυτό απαιτείται. Παράλληλα, αξιοσημείωτη είναι η προσαρμογή των ροών εργασίας όπως και των μέσων σχεδιασμού και κατασκευής, σε κάθε αρχιτεκτονική μελέτη. Μέσα από οικονομικούς, σχεδιαστικούς και κατασκευαστικούς περιορισμούς και απαιτήσεις, η ροή εργασίας όπως και τα μέσα σχεδιασμού και κατασκευής, προσαρμόζονται ανάλογα, με σκοπό την επίτευξη του κάθε έργου. Για παράδειγμα, όπως σημειώθηκε στο Beijing National Aquatics Center, ενώ η Arup πρότεινε την προκατασκευή για να διευκολύνει την κατασκευή και να περιορίσει την ακριβή συγκόλληση επί τόπου, η ιδέα απορρίφθηκε από τον πελάτη, ο οποίος προτιμούσε να χρησιμοποιήσει μεγάλο εργατικό δυναμικό και επιτόπια συγκόλληση. Έτσι, έγινε επαναπροσδιορισμός της ροής που είχε προγραμματιστεί να ακολουθηθεί, σύμφωνα με τις απαιτήσεις του πελάτη. Συνοψίζοντας, αξίζει να τονιστεί ότι ο ρόλος των ψηφιακών μέσων επαναπροσδιόρισε τον ρόλο του αρχιτέκτονα και ανασυγκρότησε τις διαδικασίες σχεδιασμού και κατασκευής. Πρόκληση από εδώ και πέρα αποτελεί η χρήση των ψηφιακών μέσων καθ’ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας, η πλήρης αυτοματοποίηση όλων των διεργασιών, όπως και ο συντονισμός μεταξύ όλων των μελών της ομάδας. Καθώς, όπως τονίζουν οι Fernando Romero και Armando Ramos ιδρυτές του αρχιτεκτονικού γραφείου FR-EE (2013), “Στην αρχιτεκτονική, σε αντίθεση με άλλους κλάδους σχεδίασης, η διαδικασία είναι μοναδική για κάθε έργο και είναι απαραίτητη η συνεχής αναπροσαρμογή. Δεν μπορούμε να συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε παραδοσιακές μεθόδους γραμμικού σχεδιασμού. Απαιτείται μια ταυτόχρονη, ολοκληρωμένη διαδικασία, στην οποία υπάρχει πλήρης συνεργασία μεταξύ των μελών - και ο μόνος τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι μέσω της τεχνολογίας.”

139

140

Πίνακες Εικόνων και Σχημάτων

143

Πίνακας Εικόνων

149

Πίνακας Σχημάτων 141

Πίνακες Εικόνων και Σχημάτων

142

Πίνακας Εικόνων Εικόνα 1. Η Ford ήταν η πρώτη εταιρία που χρησιμοποίησε γραμμή παραγωγής το 1913. https://www. pbs.org/wgbh/aso/databank/entries/dt13as.html Εικόνα 2. Το Beijing National Aquatics Center, ή αλλιώς “WaterCube”, στο Πεκίνο, δημιουργήθηκε από τους PTW Architects. http://www.ptw.com.au/ptw_project/watercube-national-swimming-centre/ http://www. ptw.com.au/ptw_project/watercube-national-swimming-centre/ Εικόνα 3. Το Hermès Rive Gauche που δημιουργήθηκε το 2010 στο Παρίσι από τους Rena Dumas Architecture Intérieure σε συνεργασία με την designtoproduction. https://www.designtoproduction.com/ en/ Εικόνα 4. Λεπτομέρειες της γεωμετρίας του Hermès Rive Gauche. https://www.designtoproduction.com/ en/ Εικόνα 5. Οι γεωμετρίες του Hermès Rive Gauche που δημιουργήθηκε το 2010 στο Παρίσι από τους Rena Dumas Architecture Intérieure σε συνεργασία με την designtoproduction τοποθετήθηκαν επάνω σε πινακίδες με σκοπό τη καλύτερη αξιοποίησή τους για την παραγωγή. https://www.designtoproduction. com/en/ Εικόνα 6. Παράδειγμα κώδικα παραγωγής “G-code” για ένα μηχάνημα CNC. https://www.autodesk.com/ industry/manufacturing/resources/manufacturing-engineer/g-code Εικόνα 7. Στο 20όροφο κτίριο Juroku Bank στην Ναγκόγια της Ιαπωνίας, η μηχανή κατασκευής SMART της Shimizu αυτομάτως ανέγειρε και συγκόλλησε το δομικό χαλύβδινο πλαίσιο, ενώ τοποθέτησε και εγκατέστησε τις τσιμεντένιες πλάκες όπως και εξωτερικούς και εσωτερικούς τοίχους. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166361597000869#FIG6 Εικόνα 8. Το “Flight Assembled Architecture” των Gramazio & Kohler, το πρώτο έργο που συναρμολογήθηκε από ιπτάμενα ρομπότ. http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/projekte/209.html

143

Εικόνα 9. Η έρευνα των Gramazio & Kohler με τίτλο “Building Strategies for On-site Robotic Construction” που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του National Competence Centre of Research (NCCR) Digital Fabrication. http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/forschung/273.html Εικόνα 10. Ο στόχος της έρευνας των Gramazio & Kohler με τίτλο “Building Strategies for On-site Robotic Construction” που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του National Competence Centre of Research (NCCR) Digital Fabrication είναι η συντονισμένη πολύ-ρομποτική συναρμολόγηση σύνθετων ελαφρών δομών. http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/forschung/273.html Εικόνα 11. Το Libeskind’s Futuropolis, ή αλλιώς ”The Future in Sculpture”, δημιουργήθηκε στο University of St. Gallen (HSG) της Σουηδίας από τον αρχιτέκτονα Daniel Libeskind. https://www.designtoproduction. com/en/ Εικόνα 12. Ο συνολικός όγκος του γλυπτού, ύψους 3,8 μέτρα. Δεξιά: Λεπτομέρεια εγκοπής των σανίδων. https://www.designtoproduction.com/en/ 144

Εικόνα 13. Αριστερά: Οι έξι παραλλαγές των συνδέσεων. Δεξιά: Λεπτομέρεια συνδέσμων αλουμινίου. https://www.designtoproduction.com/en/ Εικόνα 14. Οργάνωση των στοιχείων σε πινακίδες mdf. https://www.designtoproduction.com/en/ Εικόνα 15. Τα κομμάτια του γλυπτού αμέσως μετά την κοπή και πριν την συναρμολόγηση. Schindler, C., 2009. Ein architektonisches Periodisierungsmodell anhand fertigungstechnischer Kriterien, dargestellt am Beispiel des Holzbaus. Selbstverlag. Εικόνα 16. Το Libeskind’s Futuropolis μετά την ολοκλήρωσή της κατασκευής του. https://www.designtoproduction.com/en/ Εικόνα 17. Το Serpentine Gallery Pavilion του 2005 δημιουργήθηκε από τους αρχιτέκτονες Álvaro Siza και Eduardo Souto de Moura. https://archello.com/project/serpentine-pavilion-2005 Εικόνα 18. Καμινάδες με ηλιακά φώτα. https://www.dezeen.com/2015/11/29/video-interview-alvaro-siza-eduardo-souto-de-moura-2005-serpentine-gallery-pavilion-julia-peyton-jones-movie/

Εικόνα 19. Η σύνδεση μεταξύ ξύλινων στοιχείων, όπως πραγματοποιήθηκε για την δημιουργία της κατασκευής. https://dfl.arq.up.pt/serpentine-structure/ Εικόνα 20. Η δομή είναι ένα αμοιβαίο κέλυφος, όπου κάθε διαρθρωτικό στοιχείο «ζει» από εκείνα με τα οποία συνδέεται, και αυτές οι διασυνδέσεις είναι ζωτικής σημασίας για τη σταθερότητα. https://artchist. wordpress.com/2016/10/02/serpentine-pavilion-2005-in-london-by-alvaro-siza-eduardo-souto-de-moura/ Εικόνα 21. Η κοπή των στοιχείων πραγματοποιήθηκε από ρομποτικούς βραχίονες 5 αξόνων KUKA, που εκτελούνταν απευθείας από ψηφιακά δεδομένα. Almeida, D. and S., 2017. Tradition and Innovation in Digital Architecture - Reviewing the Serpentine Gallery Pavilion 2005, in: Fioravanti, A, Cursi, S, Elahmar, S, Gargaro, S, Loffreda, G, Novembri, G, Trento, A (Eds.), ShoCK! - Sharing Computational Knowledge! - Proceedings of the 35th ECAADe Conference - Volume 1, Sapienza University of Rome, Rome, Italy, 20-22 September 2017, Pp. 267-276. CUMINCAD. Εικόνα 22. Χάρτης της γεωγραφικά κατανεμημένης συνεργασίας πίσω από την παραγωγή του Pavilion. 1: Πορτογαλία, 2: Φινλανδία, 3/5: Ην. Βασίλειο, 4: Γερμανία. Adopted: Almeida, D. and S., 2017. Tradition and Innovation in Digital Architecture - Reviewing the Serpentine Gallery Pavilion 2005, in: Fioravanti, A, Cursi, S, Elahmar, S, Gargaro, S, Loffreda, G, Novembri, G, Trento, A (Eds.), ShoCK! - Sharing Computational Knowledge! - Proceedings of the 35th ECAADe Conference - Volume 1, Sapienza University of Rome, Rome, Italy, 20-22 September 2017, Pp. 267-276. CUMINCAD. Εικόνα 23. Το Beijing National Aquatics Center, ή αλλιώς “WaterCube”, στο Πεκίνο, δημιουργήθηκε από τους PTW Architects. https://inspiration.detail.de/watercube-national-swimming-centre-in-beijing-103313. html?lang=en Εικόνα 24. Η εξαιρετικά βιώσιμη δομή της πρόσοψης είναι επιστρωμένη με αιθυλοτετραφθοροαιθυλένιο (ETFE). https://www.arup.com/projects/chinese-national-aquatics-center Εικόνα 25. Τρισδιάστατο μοντέλο της δομής. al-swimming-centre/

http://www.ptw.com.au/ptw_project/watercube-nation-

Εικόνα 26. Η συγκόλληση πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με την επιθυμία του πελάτη στον χώρο του εργοταξίου. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Construction_beijing_2008_water_cube_4.jpg

145

Εικόνα 27. Η δομή του WaterCube πριν από την τοποθέτηση των πάνελ από αιθυλοτετραφθοροαιθυλένιο. https://www.arup.com/projects/chinese-national-aquatics-center Εικόνα 28. Τοποθέτηση του αιθυλοτετραφθοροαιθυλένιου επάνω στη δομή. https://inspiration.detail.de/ watercube-national-swimming-centre-in-beijing-103313.html?lang=en Εικόνα 29. Εργάτες τοποθετούν τα πάνελ στην οροφή. http://www.chinadaily.com.cn/2008/2006-12/27/ content_768589.htm Εικόνα 30. Η συναρμολογήση του Beijing National Aquatic Center με τη βοήθεια γερανών και σκαλωσιών. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/Watercube.jpg Εικόνα 31. Το Ισπανικό περίπτερο για την Expo 2010 της Σαγκάης, στην Κίνα δημιουργία των EMBT σε συνεργασία με την MC2. https://www.area-arch.it/en/spain-pavilion/ 146

Εικόνα 32. Render του Spanish Pavilion. http://www.mirallestagliabue.com/project/spanish-pavilion-for-world-expo-shanghai-2010/ Εικόνα 33. Ειδικός τεχνίτης πλέκει τα ψάθινα πάνελ της κατασκευής. https://www.domusweb.it/en/architecture/2010/08/12/benedetta-tagliabue.html Εικόνα 34. Μεταφορά των ψάθινων πάνελ, από το εργαστήριο κατασκευής στο εργοτάξιο. https:// www.domusweb.it/en/architecture/2010/08/12/benedetta-tagliabue.html Εικόνα 35. Εργάτης σημειώνει χειροκίνητα επάνω σε κάθε πάνελ τις διαστάσεις. http://www.vitruvius. com.br/revistas/read/projetos/10.115/3617 Εικόνα 36. Η κατασκευή πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια γερανών. https://www.designboom.com/architecture/embt-spanish-pavillion-at-shanghai-expo-2010/ Εικόνα 37. Εργάτες συναρμολογούν τα πάνελ. https://www.designboom.com/architecture/spanish-pavilion-at-expo-2010/

Εικόνα 38. Το Metropol Parasol στη Σεβίλλη της Ισπανίας δημιουργήθηκε από τον Jürgen Mayer H. https://www.publicspace.org/works/-/project/g315-metropol-parasol Εικόνα 39. Τρισδιάστατο μοντέλο του Metropol Parasol στο Rhino. Koppitz, J.-P., Quinn, G., Schmid, V., Thurik, A., 2012. Metropol Parasol - Digital Timber Design, in: Gengnagel, C., Kilian, A., Palz, N., Scheurer, F. (Eds.), Computational Design Modelling. Springer Berlin Heidelberg, pp. 249–257. Εικόνα 40. Λεπτομέρεια των συνδέσεων μεταξύ των ξύλινων στοιχείων της κατασκευής. http://leyendasdesevilla.blogspot.com/2011/06/metropol-parasol-y-antiquarium.html Εικόνα 42. Ειδικά καλάθια χωρητικότητας ενός ατόμου κατασκευάστηκαν αποκλειστικά για την διαδικασία κατασκευής. https://www.archdaily.com/97661/update-metropol-parasol-j-mayer-h-architects/101214_sev_baustelle_143 Εικόνα 43. Ανέγερση των ξύλινων στοιχείων με τη βοήθεια γερανών. https://www.flickr.com/photos/ fernando_alda/6399140265/in/album-72157628144032827/ Εικόνα 44. Η συναρμολόγηση πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια ενός σύνθετου συστήματος από σκαλωσιές. https://www.archdaily.com/97661/update-metropol-parasol-j-mayer-h-architects Εικόνα 45. Το Museo Soumaya στο Hidalgo του Μεξικό, δημιουργήθηκε με σκοπό να φιλοξενήσει μια από τις μεγαλύτερες ιδιωτικές συλλογές τέχνης στον κόσμο. https://www.archdaily.com/452226/museo-soumaya-fr-ee-fernando-romero-enterprise Εικόνα 46. Τρισδιάστατο μοντέλο με τις οικογένειες πάνελ. Sidelko, J., 2013. Museo Soumaya: Facade Design to Fabrication. Gehry Technologies. Εικόνα 47. Η κατασκευή πραγματοποιήθηκε επί τόπου βάση δισδιάστατων σχεδίων. Sidelko, J., 2013.

Museo Soumaya: Facade Design to Fabrication. Gehry Technologies. Εικόνα 48. Η βασική δομή του Mouseo Soumaya, πριν από την τοποθέτηση των πάνελ. https://www. triposo.com/poi/W__158035385

147

Εικόνα 49. Εργάτες τοποθετούν την ενδοιάμεση μόνωση μεταξύ της βασικής δομής του κτιρίου και των πάνελ. Sidelko, J., 2013. Museo Soumaya: Facade Design to Fabrication. Gehry Technologies. Εικόνα 50. Οι εργάτες με τη βοήθεια γερανών τοποθέτησαν τα πάνελ επάνω στην βασική δομή του κτιρίου. Sidelko, J., 2013. Museo Soumaya: Facade Design to Fabrication. Gehry Technologies.

148

Πίνακας Σχημάτων Σχήμα 1. Η ροή εργασιών όπως την περιέγραψε ο Randy Deutsch. Adopted from: Deutsch, R., 2017.

Understanding Architectural Workflows in Global Practice. Archit. Des. 87, 56–67. https://doi.org/10.1002/ ad.2174 Σχήμα 2. Τα έξι είδη σχεδιασμού. Σχήμα 3. Τα έξι στάδια που οδηγούν στην συγχώνευση της διαδικασίας σχεδιασμού στην παραγωγή. Σχήμα 4. Διάγραμμα μεταφοράς δεδομένων από ένα πρόγραμμα τρισδιάστατης μοντελοποίησης σε ένα μηχάνημα CNC. Σχήμα 5. Διάγραμμα Σχεδιαστικής Σκέψης. Σχήμα 6. Διάγραμμα της ροής εργασίας του Libeskind’s Futuropolis. Σχήμα 7. Διάγραμμα της ροής εργασίας Serpentine Pavilion Gallery 2005. Σχήμα 8. Διάγραμμα της ροής εργασίας του Beijing National Aquatic Center. Σχήμα 9. Διάγραμμα της ροής εργασίας του Spanish Pavilion. Σχήμα 10. Διάγραμμα της ροής εργασίας του Metropol Parasol. Σχήμα 11. Διάγραμμα της ροής εργασίας του Museo Soumaya.

149

150

Βιβλιογραφία

151

Βιβλιογραφία

152

A Achten, H., Joosen, G., 2003. The Digital Design Process Reflections on a Single Design Case, in: ECAADe: Conferences. Graz University of Technology, Graz, Austria, pp. 269–274.

Almeida, D. and S., 2017. Tradition and Innovation in Digital Architecture - Reviewing the Serpentine Gallery Pavilion 2005, in: Fioravanti, A, Cursi, S, Elahmar, S, Gargaro, S, Loffreda, G, Novembri, G, Trento, A (Eds.), ShoCK! - Sharing Computational Knowledge! - Proceedings of the 35th ECAADe Conference - Volume 1, Sapienza University of Rome, Rome, Italy, 20-22 September 2017, Pp. 267-276. CUMINCAD. Asanowicz, A., 2012. Design: Analogue, Digital, and Somewhere in Between, in: Achten, Henri; Pavlicek, Jiri; Hulin, Jaroslav; Matejovska, Dana (Eds.), Digital Physicality - Proceedings of the 30th ECAADe Conference - Volume 2 / ISBN 978-9-4912070-3-7, Czech Technical University in Prague, Faculty of Architecture (Czech Republic) 12-14 September 2012, Pp. 273-280. CUMINCAD.

B Barrow, L.R., Mathew, A., 2005. Digital Design and Manufacturing – A New Era of Representation.

Bechthold, M., Bettum, J., Bonwetsch, T., 2010. Nonstandard Structures. Springer Vienna Architecture, Wien.

Brown, T., 2008. “Design Thinking.” Harvard Business Review. June, pp. 84-92, n.d.

C Cache, B., 1995. Earth Moves: The Furnishing of Territories. The MIT Press, Cambridge, Mass.

Callahan, K.C., 2019. Design Thinking in Curricula, in: The International Encyclopedia of Art and Design Education. American Cancer Society, pp. 1–6. https://doi.org/10.1002/9781118978061.ead069

153

Calzón, J.M., Jiménez, C.C., 2010. Weaving Architecture: Structuring the Spanish Pavilion, Expo 2010, Shanghai. Archit. Des. 80, 52–59. https://doi.org/10.1002/ad.1106 Carfrae, T., 2007. Box of Bubbles: Visualization of the Entrance to the Water Cube – The China National Aquatic Centre. INGENIA. Carpo, M., 2013. The Art of Drawing. Archit. Des. 83, 128–133. https://doi.org/10.1002/ad.1646 Cruz, P.J. da S., 2010. Structures & Architecture. CRC Press.

D De La Pena, J., n.d. One of the largest timber structures ever built [WWW Document]. URL https://www. arup.com/projects/metropol-parasol (accessed 3.16.19).

154

Designing the National Aquatics Center (Water Cube) for Beijing Olympics 2008 [WWW Document]. URL https://www.arup.com/projects/chinese-national-aquatics-center (accessed 3.10.19).

Deutsch, R., 2017. Understanding Architectural Workflows in Global Practice. Archit. Des. 87, 56–67. https://doi.org/10.1002/ad.2174

E Eastman, C., Teicholz, P., Sacks, R., Liston, K., 2011. BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors, 2 edition. ed. Wiley, Hoboken, NJ. Enterprise, fr-ee – F.R. Museo Soumaya [WWW Document]. Fr-Ee – Fernando Romero Enterp. URL http://www.fr-ee.org/project/67/Museo+Soumaya (accessed 3.20.19).

F Frazer, J., 1995. An Evolutionary Architecture, in: London: Architectural Association. CUMINCAD.

G Garber, R., 2017. Digital Workflows and the Expanded Territory of the Architect. Archit. Des. 87, 6–13. https://doi.org/10.1002/ad.2167 Garber, R. (Ed.), 2009. Closing the Gap: Information Models in Contemporary Design Practice: Architectural Design, 1 edition. ed. Academy Press, London.

Gramazio, F., Kohler, M., Willmann, J., 2014. Authoring Robotic Processes. Archit. Des. 84, 14–21. https://doi.org/10.1002/ad.1751 Gramazio Kohler Research [WWW Document]. URL http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/projekte/209.html (accessed 3.14.19a).

Gramazio Kohler Research [WWW Document]. URL http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/ forschung/304.html (accessed 3.14.19b).

Gramazio Kohler Research [WWW Document]. URL http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/ forschung/285.html (accessed 3.14.19c).

Gramazio Kohler Research [WWW Document]. URL http://gramaziokohler.arch.ethz.ch/web/e/ forschung/298.html (accessed 3.14.19d).

H Hesselgren, L., Olsson, K.-G., Kilian, A., Malek, S., Sorkine-Hornung, O., Williams, C., 2018.

Advances in Architectural Geometry 2018. Klein Publishing GmbH (Ltd.), Vienna.

K Kolarevic, B. (Ed.), 2005. Architecture in the Digital Age: Design and Manufacturing, 1 edition. ed. Taylor & Francis, New York.

155

Kolarevic, B., 2001. Digital Fabrication: Manufacturing Architecture in the Information Age, in: Reinventing the Discourse - How Digital Tools Help Bridge and Transform Research, Education and Practice in Architecture [Proceedings of the Twenty First Annual Conference of the Association for Computer-Aided Design in Architecture / ISBN 1-880250-10-1] Buffalo (New York) 11-14 October 2001, Pp. 268-278. CUMINCAD. Kolarevic, B., 2000. Digital Architectures, in: Eternity, Infinity and Virtuality in Architecture [Proceedings of the 22nd Annual Conference of the Association for Computer-Aided Design in Architecture / 1-88025009-8] Washington D.C. 19-22 October 2000, Pp. 251-256. CUMINCAD. Kolarevic, B., Klinger, K., 2008. Manufacturing Material Effects: Rethinking Design and Making in Architecture, 1 edition. ed. Routledge, New York, NY. Koppitz, J.-P. Timber mushrooms revive market square - Arup [WWW Document]. URL https://www.arup. com/perspectives/timber-mushrooms-revive-market-square (accessed 3.16.19).

156

Koppitz, J.-P., Quinn, G., Schmid, V., Thurik, A., 2012. Metropol Parasol - Digital Timber Design, in: Gengnagel, C., Kilian, A., Palz, N., Scheurer, F. (Eds.), Computational Design Modelling. Springer Berlin Heidelberg, pp. 249–257.

Koutamanis, A., 2001. Modeling irregular and complex forms, in: AVOCAAD - ADDED VALUE OF COMPUTER AIDED ARCHITECTURAL DESIGN, Nys Koenraad, Provoost Tom, Verbeke Johan, Verleye Johan (Eds.), (2001) Hogeschool Voor Wetenschap En Kunst - Departement Architectuur Sint-Lucas, Campus Brussel, ISBN 80-76101-05-1. CUMINCAD.

L Lim, C.-K., Tang, C.-S., Hsao, W.-Y., Hou, J.-H., Liu, Y.-T., 2006. New Media in Digital Design Process: Towards a standardize procedure of CAD/CAM fabrication, in: CAADRIA 2006 [Proceedings of the 11th International Conference on Computer Aided Architectural Design Research in Asia] Kumamoto (Japan) March 30th - April 2nd 2006, 597-599. CUMINCAD. London’s AA School launches specialist robotics course [WWW Document], 2016. . Dezeen.

URL https://www.dezeen.com/2016/05/16/video-woodchip-barn-hooke-park-architectural-associa-

tion-school-london-design-make-robotic-course-movie/ (accessed 3.8.19).

Lynn, G., 1999. Animate Form, 1 edition. ed. Princeton Architectural Press, New York.

M Marble, S., 2012. [Digital Workflows in Architecture: Design - Assembly - Industry]. Birkhauser Verlag AG. Mayer H, J., 2012. Metropol Parasol, Seville. Archit. Des. 82, 70–73. https://doi.org/10.1002/ad.1463 Melvin, J., 2005. Serpentine Gallery Pavilion 2005. Archit. Des. 75, 102–106. https://doi.org/10.1002/ad.185 Menges, A., 2006. Manufacturing diversity. Archit. Des. 76, 70–77. https://doi.org/10.1002/ad.242 Michalatos, P., 2016. Design Signals: The Role of Software Architecture and Paradigms in Design Thinking and Practice. Archit. Des. 86, 108–115. https://doi.org/10.1002/ad.2096 Mitchell, W.J., 2001. Roll Over Euclid: How Frank Gehry Designs and Builds, in: Frank Gehry, Architect.

Guggenheim Museum Publications, New York, pp. 352–363.

Mitchell, W.J., McCullough, M., 1995. Digital Design Media, 2nd edition. ed. Van Nostrand Reinhold, New York.

O Oosterhuis, K., 2004. File to Factory and Real Time Behavior in Architecture, in: Fabrication: Examining the Digital Practice of Architecture [Proceedings of the 23rd Annual Conference of the Association for Computer Aided Design in Architecture and the 2004 Conference of the AIA Technology in Architectural Practice Knowledge Community / ISBN 0-9696665-2-7] Cambridge (Ontario) 8-14 November, 2004, 294305. CUMINCAD. Oxman, R., 2006. Theory and design in the first digital age. Des. Stud., Digital Design 27, 229–265. https:// doi.org/10.1016/j.destud.2005.11.002

157

P Papalexopoulos, D., 2006. Digital Territories and the Design Construction Continuum, in: Communicating Space(s) [24th ECAADe Conference Proceedings / ISBN 0-9541183-5-9] Volos (Greece) 6-9 September 2006, Pp. 168-174. CUMINCAD. Pohl, E.B., 2008. Watercube: The Book, Bilingual edition. ed. DPR, Barcelona.

Pugnale, A., Sassone, M., 2014. Structural Reciprocity: Critical Overview and Promising Research/Design Issues. Nexus Netw. J. 16, 9–35. https://doi.org/10.1007/s00004-014-0174-z

R 158

Romero, F., Ramos, A., 2013. Bridging a Culture: The Design of Museo Soumaya. Archit. Des. 83, 66–69. https://doi.org/10.1002/ad.1556 Rutten, D., 2013. Generative vs Parametric Modeling [WWW Document]. URL https://www.grasshopper3d.com/forum/topics/generative-vs-parametric-modeling (accessed 3.10.19).

S Sakamoto, T. (Ed.), 2008. From Control to Design. Actar, Barcelona.

Scheurer, F., 2005. From design to production.

Sharp, A., McDermott, P., 2008. Workflow Modeling: Tools for Process Improvement and Application Development, 2nd Edition, 2 edition. ed. Artech House, Boston.

Sidelko, J., 2013. Museo Soumaya: Facade Design to Fabrication. Gehry Technologies.

Spanish Pavilion for World Expo Shanghai 2010. Miralles Tagliabue EMBT. URL http://www.mirallestagliabue.com/project/spanish-pavilion-for-world-expo-shanghai-2010/ (accessed 3.18.19).

Sparks, D., 2013. History of “Workflow” [WWW Document]. MacSparky. URL https://www.macsparky. com/blog/2013/4/history-of-workflow (accessed 3.21.19).

Stehling, H., Scheurer, F., Roulier, J., Gramazio, F., Kohler, M., Langenberg, S., 2017. Bridging the Gap from CAD to CAM: Concepts, Caveats and A New Grasshopper Plug-in, in: Fabricate 2014, Negotiating Design & Making. UCL Press, pp. 52–59.

T Terzidis, K., 2006. Algorithmic Architecture, 1 edition. ed. Routledge, Amsterdam ; Boston.

V Vectorscript and Parametric Modeling Technology Bring Daniel Libeskind’s Futuropolis to Life [WWW Document], 2005. URL http://wiki.arch.ethz.ch/twiki/pub/D2p/ConferencesPublications/2005_ Vectorworks_Libeskind.pdf (accessed 3.12.19).

Voyatzaki, M., 2009. File to Factory: The Design and Fabrication of Innovative Forms in a Continuum.

Chania, Crete, Greece.

W Weinstock, M., 2008. Can Architectural Design Be Research? Archit. Des. 78, 112–115. https://doi. org/10.1002/ad.687 What is workflow? definition and meaning. BusinessDictionary.com. URL http://www.businessdictionary.com/definition/workflow.html

Y Young, B., 2010. Tubular Structures XIII. CRC Press.

159

Z Zellner, P., 2000. Hybrid Space: New Forms in Digital Architecture, New Ed edition. ed. Thames & Hudson Ltd, London.

Γ Γραμμένος, Δ., Schufellers, D., Mourad, A., Τσιγκοτζίδης, Μ., 2015. «Καινοτόμες Προσεγγίσεις στην Τέχνη», in: ΣΤΕΓΗ ΙΔΡΥΜΑ ΩΝΑΣΗ. Αθήνα.

160

161

Τα τελευταία χρόνια, οι πρόοδοι στον τομέα της σχεδίασης με τη βοήθεια του υπολογιστή (CAD) και της παραγωγής με τη βοήθεια υπολογιστή (CAM) έχουν αντίκτυπο στις πρακτικές σχεδιασμού και κατασκευής κτιρίων (Kolarevic, 2001). Η τεχνολογία CAD/CAM άλλαξε την παραδοσιακή διαδικασία σχεδιασμού και εξελίχθηκε σε μια νέα διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής (Lim et al., 2006). Τα εργαλεία CAD αύξησαν την εκφραστική και γεωμετρική ισχύ τους, για να δημιουργήσουν μια διαδικασία σχεδιασμού, κατά την οποία το μοντέλο του υπολογιστή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλη τη διαδικασία σχεδιασμού (Achten and Joosen, 2003). Η παρούσα εργασία ερευνά την ψηφιακή ροή εργασίας μέσα από το πρίσμα του όρου “File to Factory”, ενώ διερευνά τις αλλαγές που προέκυψαν μέσω της μελέτης των νέων ψηφιακών διαδικασιών σχεδιασμού, παραγωγής και κατασκευής. Η μεθοδολογία της έρευνας αναπτύσσεται σε δύο επίπεδα. Στο πρώτο επίπεδο, αναλύεται η επιρροή των ψηφιακών μέσων στην διαδικασία σχεδιασμού και κατασκευής, καθώς και η επίδρασή τους στους παράγοντες που συμβάλλουν στην διεκπεραίωση των διαδικασιών αυτών, όπως αναπτύχθηκαν τα τελευταία χρόνια στη σχετική βιβλιογραφία. Με βάση τη μελέτη της βιβλιογραφίας, ιδιαίτερα σημαντική είναι η κατανόηση της διαδικασίας του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού αλλά και η εξέταση των χαρακτηριστικών και των λειτουργιών των ψηφιακών μέσων (CAD/CAE/CAM), μέσα από αυτή. Στο δεύτερο επίπεδο παρατίθενται παραδείγματα αρχιτεκτονικών μελετών και επιχειρείται η προσέγγιση της πρακτικής πτυχής των ψηφιακών μέσων. Τέλος, μέσα από την παράλληλη μελέτη τόσο της βιβλιογραφίας όσο και των παραδειγμάτων η ερευνητική αυτή εργασία, κλείνει με την εξαγωγή και παρουσίαση των συμπερασμάτων που απαντούν στα ερευνητικά ερωτήματα.