Fabrico aditivo cerâmico em arquitetura: metodologia computacional para definição de um sistema de colunas

Abstract

Nos dias de hoje não vemos apenas o processo de desenho em arquitetura mediado por ferramentas digitais, assistimos cada vez mais à experimentação e disseminação deste tipo de recursos em todos os estágios da construção, desde a concepção até à manufatura. Neste contexto, a associação de material cerâmico a fabrico aditivo representa, para a arquitetura, uma ampliação daquilo que é possível explorar através deste método e assim, devido às características do material, cria-se a possibilidade de explorar novas ideias e conceitos. O uso combinado de desenho computacional e fabrico digital em arquitetura apresenta um enorme potencial para melhorar e introduzir inovações ao desenho arquitetónico e ao ambiente construído. A associação destas ferramentas, permite não só explorar a produção em série de elementos singulares e personalizáveis, expandindo as potencialidades das técnicas tradicionais, mas também analisar determinados pressupostos, e com base neles, identificar a solução que melhor consegue atender a uma situação específica. A presente investigação procura avaliar a integração destas ferramentas digitais em arquitetura, incidindo especificamente sobre questões relacionadas com a produção de elementos estruturais personalizados, que se definem através de relações paramétricas de inspiração biomórfica, com recurso a fabrico aditivo cerâmico. Neste sentido, o caso de estudo procura desenvolver um sistema de componentes estruturais — um sistema de colunas — reticulados, personalizados e otimizados, com base em pressupostos definidos previamente. O processo de definição deste sistema é mediado por desenho computacional, implementando não só estratégias de análise e otimização estrutural, mas também características formais miméticas da natureza, criando um modelo que adapta os seus atributos formais, consoante os seus pressupostos e as restrições do material, resultando na definição de um conjunto de soluções que respondem ao problema de projeto proposto.

Nowadays, we not only see the design process in architecture mediated by digital tools, we also are increasingly witnessing the experimentation and dissemination of this type of resources at every stage of construction, from design to manufacturing. In this context, the association of ceramic material to additive manufacturing represents, for architecture, an extension of what can be exploited through this method, and thus, due to the characteristics of the material, it is possible to explore new ideas and concepts. The combined use of computational design and digital manufacturing in architecture presents an enormous potential to improve and introduce innovations in architectural design and the built environment. The association of these tools allows not only to explore the concept of standardized production of unique and customizable elements, expanding the potential of traditional techniques, but also allows an analysis of certain assumptions and, based on them, identify the solution that can best meet a specific situation. The present research aims to evaluate the integration of these digital tools in architecture, focusing specifically on issues related to the production of customized structural elements, which are defined through parametric relationships of biomorphic inspiration, using additive ceramic manufacturing. In this sense, the case study seeks to develop a system of reticulated, customized and optimized structural components, — a column system — based on previously defined assumptions. The process of defining this system is mediated by computational design, implementing not only structural and optimization analysis strategies, but also mimetic formal features of nature, creating a model that adapts its formal attributes, depending on its assumptions and the material constraints, resulting in the definition of a set of solutions that respond to the proposed design problem.