Сегодня архитектура переживает новый этап в своём развитии благодаря увеличению вычислительных мощностей и компьютеризации процесса создания архитектурных элементов. Архитекторы могут работать с бесконечным разрешением и плотностью информации, управлять миллионом материальных частиц.

Но, тем не менее, существуют недостатки в методах дизайна, не позволяющие использовать весь потенциал компютерных вычислений.

Если сравнивать сегодняшнюю архитектуру с архитектурой, например, готического периода, то очевидно, что компьютеризированные производства до сих пор не могут создавать мелкие изящные архитектурные элементы с тем же уровнем детализации и плотности.

На фото выше запечатлён процесс роботизированного изготовления архитектурного элемента

В Лондоне в Школе архитектуры Bartlett преподаётся курс под названием RC4. В рамках его студенты изучают методы вычислительного дизайна для 3D-печати архитектурных элементов с помощью промышленных роботов. Такой дизайнерский подход позволяет создать архитектурные пространства с очень большой информационной плотностю несмотря на технические и структурные ограничения и ограничения самого материала. В курсе исследуются архитектурные проблемы, возникающие при архитектурной 3D-печати.

Вычислительные модели, описанные в курсе, представляют собой стратегии по организации материала в пространстве в зависисмости от различных условий. Все вычисления направлены на прямую генерацию и оптимизацию данных для роботизированной обработки, минуя такие шаги, как создание мешей и контуров или разбиение на отдельные элементы. Созданные таким способом модели содержат всю необходимую для робота информацию о том, где нужно наносить и закреплять материал.

Эти вычислительные методы регулярно тестируются на небольших кусочках архитектурных элементов. Студенты проводят свои исследования в области фундаментальных структурных парадигм и стратегий, таких как разбиение пространства, создание решетчатых и сводчатых структур. В итоге получаются очень разнообразные творения: от неоднородных пространственных каркасов до идеально сочленённых оптимизированных структур.

На фото выше Вы видите одну из таких моделей

Наряду с архитектурными теориями и вычислительными методами студенты создают свои собственные инструменты, превращающие промышленных роботов в архитектурные 3D-принтеры. Среди изучаемых на курсе технологий и методов - такие как экструзия пластических масс и создание конструкций из известянка и алюминия посредством 3D-печати. Другие исследования посвящены изучению свойств керамики применительно к созданию арочных элементов, скруток и переплетений.

Исследуются орнаментальная и струкутрная эффективность создаваемых элементов и возможности роботизации процесса создания. Все эти исследования направлены на пересмотр существующих архитектурных методологий. Для этогоиспользуются новые технологии и применяются новые подходы к логической организации архитектурных элементов.

На фото выше – кадры с выставки BPro Show 2014 школы Bartlett

Проект «SpaceWires» от команды Filamentrics нацелен на преодоление формальных ограничений по организации пространства. С помощью роботизированной экструзии пластичных масс создаются неоднородные струкутры. Структуры, подобные тем,  что показаны на фото ниже, с высокой степенью детализации и сложной иерархией были напечатаны на 3D-принтере за относительно короткий период времени.

Использование особенного дизайна и собсвенных алгоритмов производства позволяет повысить эффективность там, где свойства материала, такие как пористость и способность к взаимодействию, существенно влияют на его структурное поведение. Экструзия пластичных масс напрямую контролируется специально разработанным приложением, которое связывает данные о структуре с различными параметрами дизайна и создает инструкции для роботов.

Проект «SpaceWires» представляет собой комбинацию плавных изогнутых линий с решетчатой структурой. За эти качества отвечают два различных метода роботизированного производства. Их комбинация позволяет материалу застывать прямо в воздухе.

Проект «Pixelstone» от команды Microstrata тоже исследует возможности сочетания автоматизированного производства и генеративного дизайна.  Проект пытается установить единый процесс обработки, который, в частности, позволил бы вывести использование железобетона в строительстве на новый уровень. Для проекта по материально-техническим соображениям вместо бетона был взят известняк, так как оба материала получены в результате сжатия и имеют порошкообразную основу.

В процессе обработки слой за слоем создаются большие куски пористого известняка, которые затем объединяются в архитектурные конструкции. Вычислительный процесс начинается с построения абстрактной сетевой структуры, отражающей устойчивость  материала к сжатию и растяжению.

На фото выше показан расчёт модели для проекта «Pixelstone» от команды Microstrata

После того, как сетевая структура смоделирована, робот начинает формировать модель, добавляя, где нужно, уплотнения из материала. Чтобы усилить структуру из известняка, в ней оставляются пустоты, формирующие целую сеть каналов.  В последствие эти пустоты заполняются алюминием, который играет роль арматуры.

На фотографиях показан процесс создания каналов в материале и итоговый архитектурный элемент

Подробнее о курсе RC4 и других курсах архитектурной школы Bartlett можно узнать по ссылкам: http://bartlett-rc4.com/ и http://www.bartlett.ucl.ac.uk/architecture .