Morphogenesis of space frame systems. Behavioral patterns optimize the architecture

This work aims to develop the theme of Space Frame Systems. The research investigates the expressive and tectonic potentials generated through the digital simulation of the dynamics process using complex modular systems. The first part, explores the meaning of the Module, which is the main element of this construction method. Subsequently, many projects related to this topic that took place in the 1960s, were highlighted as a reference throughout this research. In this period there was a high demand for rebuilding cities. Thanks to the improvement of production techniques and technologies, it has been possible to speed up the development of new architectural concepts. Afterwards, it was considered important to relate the evolution of reticular systems with the design of space driven by behavioural algorithm softwares. These two themes are considered complementary to create a performative system that aims the optimization of architecture. Examples from Nature, Design and Art have been considered. The application part focuses on the execution of behavioural models, within a modular space. The goal is to create optimal structural patterns through the use of mathematical models. The geometric rules imposed were influenced by a Protista organism called Slime Mold (polyform mud), capable of optimizing its targets. Another part of this research analyzes how the steel can represent the future of 3D printing. It is still a very expensive material, but in the next few years it is expected to become cheaper because of its high utility. Space Frame Systems will be directly benefited from this posible price reduction of steel for assembly and manufacture of these structures.

Questa tesi mira a sviluppare il tema dei sistemi reticolari. La ricerca indaga sulle potenzialità espressive e tettoniche generate attraverso la simulazione digitale delle dinamiche di processo ricorrenti nei sistemi modulari complessi. Il primo step approfondisce il significato di modulo, elemento matrice di questo metodo costruttivo. In seguito sono state evidenziati progetti nati negli anni’60 che affrontano questa tema. Questo è un periodo in cui vi è una forte necessità di ricostruire le città. Grazie al rapido progresso delle tecniche e delle tecnologie di produzione è stato possibile sviluppare più rapidamento nuovi concetti architettonici. Successivamente è stato ritenuto importante far interagire lo sviluppo di sistemi reticolari con la progettazione guidata da sistemi comportamentali. Questi due temi sono stati considerati complementari per creare un sistema performativo che mira all’ottimizazzione dell’architettura. Sono stati considerati esempi derivanti dalla Natura, dal Design e dall’Arte. La parte applicativa si concentra sulla riproduzione di modelli comportamentali, all’interno di uno spazio modulare. L’obbietttivo è creare pattern strutturalmente ottimizzati attraverso l’uso di modelli matematici. Le regole geometriche imposte sono state suggestionate da un organismo Protista che si chiama Slime Mold (fango poliforme), capace di ottimizzare i propri obbiettivi. Un’altra parte di questa ricerca analizza come il metallo possa rappresentare il futuro della stampa 3D. Si tratta di una frontiera ancora molto costosa ma che nei prossimi anni diventarà più economica grazie alla sua reale utilità. I sistemi reticolari ne potranno trarre vantaggio sia nell’assemblaggio che nella fabbricazione.