Sviluppo di algoritmi computazionali per l'ottimizzazione di processi di fabbricazione digitale per il rivestimento di superfici architettoniche free-from discretizzate mediante elementi piani triangolari

Over the last decade, as a result of technological innovation and proliferation of new digital tools and techniques, it is possible to witness a radical change in the field of contemporary architecture. Indeed, if on the one hand, computational design allows to create and easily manage complex geometries through parametric solving systems, on the other hand, the introduction of industrial robots into assembly lines provides to the construction industry continuous and innovative impulses that stimulate the architectural world to open up to flexible and reconfigurable manufacturing processes, where variation and complexity are perfectly managed. The aim of this thesis is to experimentally prove that now it is possible to create complex shapes directly from digital parametric designs thanks to dynamic computational design processes and digital fabrication. The original contribution of this work consists of the development of two alternative cladding systems of free-form architectural surfaces discretized by triangular flat elements. Through the Arches pavilion project, first, and with Metal Delaunay, afterwards, it has proven to be able to industrialize two efficient manufacturing processes for the generation of free-form architectural surfaces; these experiments completely fit in with aesthetic and formal research that increasingly characterizes the compositional style of contemporary buildings. Obviously the strength of both projects is in their ease and cost-effectiveness. The manufacturing processes were tested realizing two real-size mock-ups: the first one is a three meters high pavilion with a footprint of about 4x4 meters, it is composed of 206 different two-dimensional elements in Woodskin material, assembled each other with hidden bolted connections; the second one is a double bend metal panel, 2x1 m, assembled by welding flat laser cut sheet. In addition to these prototypes, their possible large-scale application is shown, assuming automated production scenarios. In conclusion, the integration between the parametric project, based on consequential algorithmic logic sequences, and digital manufacturing, supported by the progress achieved with CNC machines, ensures progress in a theoretically boundless and highly innovative research sector.

Nell’ultimo decennio, a seguito dell’innovazione tecnologica e della proliferazione di nuovi strumenti e tecniche digitali è possibile assistere ad un cambiamento radicale nel panorama architettonico contemporaneo. Per l’appunto, se da una parte, attraverso la progettazione computazionale si aprono scenari facilmente praticabili per la creazione e la gestione di geometrie complesse mediante sistemi risolutivi parametrici, dall’altra, l’introduzione dei robot industriali nelle linee di produzione fornisce all’industria delle costruzioni continui impulsi innovativi che stimolano il mondo dell’architettura ad aprirsi verso processi produttivi flessibili e riconfigurabili, dove variazione e complessità sono governate con efficienza. L’obiettivo di questa tesi è dimostrare sperimentalmente come grazie a nuovi processi di progettazione computazionale e produzione digitale sia oggi possibile generare con facilità forme complesse a partire da disegni digitali parametrici. Il contributo originale è costituito dallo sviluppo di due sistemi alternativi per il rivestimento di superfici architettoniche free-form discretizzate mediante elementi piani triangolari. Tramite il progetto Arches pavilion, prima, e con Metal Delaunay, dopo, si è appurata infatti la possibilità di industrializzare due sistemi produttivi molto efficienti per la generazione di superfici architettoniche a forma libera; tali sperimentazioni si inseriscono inoltre in piena continuità con le ricerche estetiche e formali che caratterizzano sempre più il lessico compositivo degli edifici contemporanei. Il punto di forza di entrambi i progetti risiede, come è evidente, nella facilità ed economicità produttiva degli stessi. I processi di fabbricazione sono stati testati sperimentalmente attraverso la realizzazione di due mock-up in scala reale, costruendo rispettivamente, nel primo caso, un padiglione alto tre metri, con un’impronta a terra di circa quattro metri per quattro, composto da 206 differenti elementi bidimensionali in Woodskin assemblati tra loro, direttamente a piè d’opera, con connessioni bullonate nascoste, e nel secondo prototipo, un pannello metallico in doppia curvatura, 2x1 m, assemblato tramite saldatura di lamiere piane tagliate laser. A corollario di tale sperimentazione, si dimostra inoltre la loro possibile applicazione su larga scala ipotizzando scenari produttivi automatizzati. In conclusione, l’integrazione tra il progetto parametrico, basato su sequenze logiche algoritmiche conseguenziali, e la fabbricazione digitale, sorretta dal progresso raggiunto con le macchine utensili a controllo numerico computerizzato, spiana la strada ad un settore di indagine teoricamente privo di confini e dal forte carattere innovatore.