Robotic assembly for reversible timber construction

Climate change is the most challenging emergency that our society is facing. The building industry, combining construction and operations, is largely responsible for emissions of carbon dioxide, which contribute significantly to global warming. Beyond symbolic statements, architects are required to transform the way our buildings are designed, constructed and used in order to save our planet and future generations. To face this emergency and make a difference, we need to approach synergetically the multifold elements which constitute our built environments. In this spirit, the thesis looks at the current ecosystem of material and technology, combining the use of the most sustainable construction material, timber, with the most recent advancements in automation, by the use of collaborative robotics and computational design. A novel approach to wood architecture is presented, starting from the conceptualization of a new process for robotic layered manufacturing. The aim is advancing construction through complex tectonic configurations which are informed by logics of robotic assembly, topology and material optimization, and combinatorial design. With the integration of a universal construction kit and human-robot interaction, structures gain higher efficiency, reversibility and capacity to update and evolve their configuration in time. Developments in material and fabrication technology, as well as a new design and assembly process, are applied into the production of construction prototypes, which demonstrate a carbon-negative approach to architecture inspired by principles of a circular economy.

Il cambiamento climatico è una delle sfide più importanti della società contemporanea. Il mondo delle costruzione è largamente responsabile per le emissione di anidride carbonica nell'atmosfera che causano il riscaldamento globale. Aldilà di affermazioni simboliche, i progettisti di oggi sono chiamati a prendere coscienza di questo problema e concepire nuovi modi di progettare e realizzare edifici, al fine di salvare il pianeta e le generazioni future. Per fronteggiare questa emergenza, serve approcciare in modo sinergico i vari elementi costitutivi dell’ambiente costruito. In questo spirito, la tesi guarda all’ecosistema contemporaneo di materiali e tecnologie innovative, combinando l'uso del più sostenibile materiale da costruzione, il legno, con i più recenti avanzamenti in automazione, attraverso l'applicazione dei robot collaborative e della progettazione computazionale. Un nuovo approccio per un architettura in legno viene introdotta partendo dalla concettualizzazione di un processo per la manifattura stratificata di strutture, aiutata da bracci robotici intelligenti. L'obiettivo e’ avanzare la costruzione in legno tramite l'utilizzo di configurazioni tettoniche complesse informate da logiche di assemblaggio robotico, ottimizzazione materica e topologica, assieme al design combinatoriale. Con l'integrazione di un sistema di costruzione universale e l'interazione tra uomo e robot, le strutture architettoniche acquisiscono maggiore efficienza, reversibilità e capacità di aggiornarsi ed evolversi nel tempo. Sviluppi in termini di tecnologia materiale e di fabbricazione, combinati a nuovi processi di progettazione e automazione sono applicati alla produzione di prototipi costruiti che dimostrano un approccio inedito, che contribuisce positivamente a ridurre la quantità di anidride carbonica nell'atmosfera ispirandosi a principi di economia circolare.