Cerâmica 3D: sistemas digitais para a personalização do desenho e fabrico de componentes arquitetónicos

Abstract

O surgimento e disseminação de tecnologias de fabrico aditivo, nomeadamente de impressão tridimensional, contribui para uma mudança de paradigma no processo de conceção e construção do projeto ao permitir que estas duas fases tradicionalmente autónomas se aproximem. Recentemente, tal como muitos outros materiais, a aplicação de cerâmica em tecnologias de fabrico digital expandiu consideravelmente os limites formais, performativos e funcionais que os elementos cerâmicos podem aportar para o contexto da construção e arquitetura. À implementação de processos de fabrico aditivo para a conceção de componentes arquitetónicos, associa-se ainda a possibilidade de produção em série de sistema personalizáveis. Graças a esta tecnologia, e com a integração de processos de desenho paramétrico, na conceção do projeto são criados sistemas que formulam várias soluções, selecionando aquela que melhor responde às necessidades do problema. Deste modo o desenvolvimento de componentes arquitetónicos cerâmicos poderá beneficiar destes dois fatores tendo em vista dar respostas a contextos específicos e objetivos multidisciplinares. Focando-se no desenho e produção de componentes arquitetónicos cerâmicos totalmente personalizados, esta investigação estuda os principais desafios que a integração de ferramentas de desenho e fabrico digital têm na prática da arquitetura. Com base em blocos hexagonais o principal caso de estudo da investigação consiste no desenvolvimento de um sistema de cobertura em abóbada que pretende auxiliar ao controlo da incidência solar. Esta otimização dá-se através da variação geométrica da estrutura interna dos blocos. O processo de projeto é mediado por um modelo paramétrico, considerando os dados climatéricos do local, resultando num sistema que adapta a geometria interna de cada um dos blocos em função da sua posição no conjunto, tornando-os mais ou menos permeáveis dependendo da relação espaço/tempo que se pretende sombrear.

The emergence and dissemination of additive manufacturing technologies, namely three-dimensional printing, contributes to a paradigm shift in the process of project design and construction by allowing these two traditionally autonomous phases to approach. Recently, like many other materials, the application of ceramics to digital manufacturing technologies has considerably expanded the formal, performative, and functional limits that ceramic elements can bring to the context of construction and architecture. The implementation of additive manufacturing processes for the design of architectural components also associates the possibility of serial production of customizable systems. Thanks to this technology, and with the integration of parametric design processes, in the design of the project are created systems that formulate various solutions, helping to select the one that best meets the needs of the problem. In this way the development of ceramic architectural components can benefit from these two factors in order to respond to specific contexts and multidisciplinary objectives. Focusing on the design and production of fully customized ceramic architectural components, this research studies the main challenges that the integration of digital design and manufacturing tools have in architectural practice. Based on hexagonal blocks, the main research case is the development of a dome cover system that aims to help control the solar incidence. This optimization takes place through the geometric variation of the internal structure of the blocks. The design process is mediated by a parametric model, taking into account the climacteric data of the site, resulting in a system that adapts the internal geometry of each one of the blocks by their position in the set, making them more or less permeable depending of the space / time ratio that we want to shade.