Form-finding and cutting pattern generation method for double-curved formworks with 3D-knitted textiles

Textudo, a new composite material and formwork method, is developed by SEEDLab at Politecnico di Milano and the design steps of form-finding and cutting pattern generation are studied in the present thesis. The material is composed of a 3D-knitted textile tensioned between fixed supports and filled with the cement matrix. The result is a composite cementitious panel that keeps the shape given to the textile. The formwork system is studied to simplify the production of double-curved surfaces, which are currently an increasing trend in interior architecture. The form-finding process is implemented following past research on tensile structures to define the shapes which can be realized by tensioning a 3D-knitted textile between fixed curves. Defining the possible shapes is the first step for production automation. Then, a new methodology is proposed for cutting pattern modeling, which specifically addresses materials that undergoes large strains and deformations and non-structural applications. Different from the existing tools, the method can generate the cutting pattern for complex shapes, requiring a reasonable computational time. The methodology is tested on a final prototype: an internal cladding panel from the Grotto Sauna by Partisan. An existing project is chosen to show the compliance of the method with real needs.

Textudo, un nuovo materiale composito e metodo di formatura, è sviluppato da SEEDLab presso il Politecnico di Milano. Il materiale è composto da un tessuto a maglia tridimensionale, che viene teso tra supporti fissi e riempito con matrice cementizia. Il risultato è un pannello cementizio composito che mantiene la forma data al tessuto. Il sistema di formatura è studiato per semplificare la realizzazione di superfici a doppia curvatura, il cui utilizzo è attualmente in aumento nell'architettura d'interni. Nella presente tesi vengono studiate le fasi di form-finding e di generazione del modello di taglio. Il processo di form-finding è implementato seguendo la ricerca sulle tensostrutture, al fine di definire le forme che possono essere realizzate tendendo un tessuto elastico tra curve fisse. Definire le forme possibili è il primo passo per l'automazione della produzione di elementi con Textudo. Successivamente, viene proposta una nuova metodologia per la modellazione del modello di taglio, che si rivolge specificamente ai materiali che subiscono grandi deformazioni e spostamenti, e ad applicazioni non strutturali. Diversamente dagli strumenti esistenti, il metodo può generare lo schema di taglio per forme complesse, richiedendo un ridotto tempo di calcolo. La metodologia è testata su un prototipo finale, attraverso il quale l’aderenza della tecnologia alle esigenze costruttive attuali è dimostrata: un pannello di rivestimento interno del progetto “Grotto Sauna” di Partisan è scelto e realizzato con Textudo.