MADBA. Application of a large-scale 3D-printed translucent façade for the new Museu d'Art Digital de Barcelona

Growing concern about resources and energy consumption in the construction industry has brought new challenges to the design of façades. An innovative and effective solution is to employ Additive Manufacturing (AM) technologies. Compared to traditional techniques, AM stands out for its capacity to produce façade panels with complex geometries, offering unprecedented design freedom and enabling the production of multi-functional façades for enhanced energy efficiency and optical performances. ETH Zurich is currently in an advance phase in this research, focusing on large-scale 3D-printed thermoplastics translucent panels prototypes, yet full-scale applications in building construction remain unexplored. This thesis addresses this gap by investigating the application of large-scale 3D-printed translucent panels in an architectural case study - the Museu d'Art Digital de Barcelona (MADBA) - with the aim of bridging the divide between academic research and its practical implementation in the construction industry. The research begins with the identification of a project lot in the Provençal del Poblenou neighbourhood in Barcelona and the development of a new urban masterplan, focusing on the specific requirements of the digital art museum. Computational design is employed to shape the free-form volume of the building while exploiting the potential of 3D printing. The design is supported by the integration of environmental performance considerations, including light distribution and solar heat gains through different simulations. To effectively apply the panels to the building, a Structural Sealant Glazing (SSG) façade system is implemented, initially based on a standard glazed façade solution. The entire project is managed within a Building Information Modelling (BIM) environment, optimizing construction, maintenance and facility management throughout the building's lifespan and streamlining the application of this innovative system in the construction industry.

La crescente preoccupazione relativa al consumo di energia e risorse dovute al settore delle costruzioni ha introdotto nuove sfide nella progettazione delle facciate. Una soluzione innovativa ed efficace è l'utilizzo delle tecnologie di manifattura additiva (AM). Rispetto alle tecniche tradizionali, l'AM si distingue per la sua capacità di creare pannelli con geometrie complesse, offrendo una libertà di progettazione senza precedenti e consentendo la produzione di facciate multifunzionali con una migliore efficienza energetica e prestazioni ottiche avanzate. Al momento, l'università ETH di Zurigo è un punto di riferimento per questa ricerca e affronta lo studio di pannelli stampati in 3D di grandi dimensioni attraverso l'uso di prototipi. Tuttavia, le applicazioni alla scala dell'intero edificio rimangono ancora inesplorate. Questa tesi si occupa di colmare questa lacuna investigando l'applicazione di pannelli traslucidi, stampati in 3D su larga scala a un caso studio architettonico - il Museu d'Art Digital de Barcelona (MADBA). L'obiettivo è quello di colmare il divario tra la ricerca accademica e la sua implementazione pratica nell'industria delle costruzioni. La ricerca inizia con lo studio e la proposta di un nuovo urban masterplan per l'area di progetto situata nel quartiere Provençal del Poblenou a Barcellona. Successivamente, viene affrontata la progettazione dell'edificio centrale del masterplan, il museo d'arte digitale. Il design dell'edificio è caratterizzato dalla sua facciata stampata in 3D nata a seguito di analisi ambientali, illuminotecniche ed energetiche realizzate tramite simulazioni. L'applicazione dei pannelli di facciata sull'edificio è permessa grazie all'implementazione di un sistema di facciata a incollaggio strutturale, comunemente impiegato per soluzioni standard di facciata vetrata. L'intero progetto è gestito attraverso un sistema di Building Information Modelling (BIM), che permette di ottimizzarne la costruzione, la manutenzione e la gestione durante l'intero ciclo di vita dell'edificio, facilitando allo stesso tempo l’applicazione di questo sistema innovativo nell'industria delle costruzioni.