Marker-based AR integration in discrete architectural design and fabrication

This thesis explores the integration of discrete architectural design with marker-based Augmented Reality (AR) to enhance modular construction workflows. Traditional construction methods often struggle with inefficiencies, material waste, and coordination challenges, especially when dealing with complex geometries. In response, a system of 21 interlocking modular units was developed using Rhino, Grasshopper, and the Monoceros plugin, each defined by specific connection rules to generate rule-based spatial configurations. To bridge the gap between digital logic and physical assembly, a custom AR application was developed in Unity using AR Foundation and ARCore for Android. This app enables real-time visualization, interactive rotation, and spatial alignment of prefabricated timber modules, each linked to a unique printed marker. The workflow from digital modeling to AR-guided fabrication was validated through small-scale 3D printing and full-scale timber prototyping. The result demonstrates how AR can reduce assembly errors, enhance user understanding, and support flexible, sustainable construction. By combining computational design with interactive AR tools, this research proposes a viable pathway toward more adaptable and efficient building systems in contemporary architecture.

Questa tesi esplora l’integrazione tra il design architettonico discreto e la Realtà Aumentata (AR) basata su marker, con l’obiettivo di migliorare i flussi di lavoro nella costruzione modulare. I metodi di costruzione tradizionali spesso presentano inefficienze, sprechi di materiale e difficoltà di coordinamento, specialmente in presenza di geometrie complesse. In risposta a queste criticità, è stato sviluppato un sistema composto da 21 moduli interconnessi, progettati tramite Rhino, Grasshopper e il plugin Monoceros, ognuno definito da regole specifiche di connessione per generare configurazioni spaziali basate su regole. Per colmare il divario tra logica digitale e assemblaggio fisico, è stata sviluppata un’applicazione AR personalizzata in Unity, utilizzando AR Foundation e ARCore per Android. L’app consente la visualizzazione in tempo reale, la rotazione interattiva e l’allineamento spaziale dei moduli prefabbricati in legno, ciascuno collegato a un marker stampato univoco. Il flusso di lavoro—dal modello digitale alla fabbricazione assistita in AR è stato validato attraverso la stampa 3D in scala ridotta e la prototipazione in legno a scala reale. I risultati dimostrano come l’uso della AR possa ridurre gli errori in fase di assemblaggio, migliorare la comprensione da parte dell’utente e supportare pratiche costruttive più flessibili e sostenibili. Combinando il design computazionale con strumenti AR interattivi, questa ricerca propone un approccio efficace per sistemi edilizi più adattabili ed efficienti nell’architettura contemporanea.