Rediscovering clay heritage through new technologies. The Journey of 3D printing in Sudan

Clay, even if nowadays often associated with misconceptions portraying it as a material for the non-wealthy and of poor durability and stability, has been central in heritage constructions worldwide. After a phase, due to the advent of concrete and modernism, of knowledge’s decay, this material is currently undergoing a phase of rebirth which can also be attributed to new technologies. The re-discovery and rehabilitation process of clay in architecture can strongly contribute to environmental sustainability thanks to the material’s low impact and minimal emissions. This thesis aims at understanding the complex process of 3D printing in earth, with specific attention to the use of parametric design, which enables to perform comfort, structural and environmental analyses. Therefore, the research is structured in an introductory part regarding the use of clay in architecture and 3D printing technology, followed by the research on heritage and the literature with the case studies of realized 3D-printed prototypes. On the other hand, the core of the thesis lies in the design of an educational facility in the Mayo internally displaced people camp in Khartoum, Sudan. The site choice lies in the fact that this project is an addition to the design, not yet realized, by the architectural studio TAMassociati of a clay 3D printed hospital extension. This research focuses on the parametric design through Grasshopper of two prototypes and the stratigraphy of the 3D printed walls. Thanks to this software, it was then possible to realize and test six different prototypes, varying in the width and length of wave frequency, and to identify the best perfomative wall.

L’argilla, anche se al giorno d’oggi viene spesso rilegata all’erronea concezione di un materiale per i meno abbienti e di scarsa durabilità ed affidabilità, ha ricoperto un ruolo centrale nel patrimonio architettonico mondiale. A seguito di una fase di declino e perdita delle conoscenze, soprattutto a causa dell’avvento del cemento e del modernismo, la terra è attualmente in fase di rinascita anche grazie alle nuove tecnologie. La riscoperta e riabilitazione della terra in architettura può apportare un contributo significativo nel campo della sostenibilità ambientale, grazie al suo basso impatto e minime emissioni. Lo scopo di questa tesi è di comprendere il complesso processo di stampa 3D in terra, con particolare attenzione al design parametrico, che permette di effettuare analisi di comfort, strutturali e ambientali. La ricerca è composta di una parte introduttiva riguardante l’architettura in terra e la tecnologia della stampa 3D, seguita dalla ricerca sul patrimonio storico e la letteratura, con i casi studio di prototipi realizzati in stampa 3D. La parte centrale della tesi si focalizza sulla progettazione di una struttura educativa all’interno del campo per gli sfollati interni di Mayo a Khartoum, in Sudan. Il lotto è stato scelto poiché il progetto è inteso come un’addizione all’estensione ospedaliera disegnata dallo studio TAMassociati, da realizzare con la stampa 3D in argilla. Questa ricerca si incentra sul design parametrico di due prototipi e la stratigrafia del muro, mediante Grasshopper. Grazie a questo software è stato possibile realizzare e testare sei diversi prototipi, in relazione alla lunghezza e profondità della frequenza d’onda, per individuare la migliore parete performante.