Development of a design-to-fabrication workflow for an innovative modular 3D-printed clay screen

This Thesis explores a design-to-fabrication workflow for an innovative, modular, 3D-printed clay screen. This thesis establishes a unified computational process linking parametric modeling, extrusion-based 3D printing, and iterative evaluation into a coherent system for architectural production. Bridging computational design, material behavior, and fabrication logic, the research proposes a methodology in which digital precision meets material expressiveness through clay, a sustainable, vernacular, and highly adaptable building medium. Experimental studies focused on the design and fabrication of modular units using the Delta WASP 40100 Clay printer, emphasizing calibration of print parameters, investigation of infill strategies, and assessment of geometric accuracy and assembly tolerance. A rod-based dry-assembly system was integrated to enable modularity and reversibility, aligning with circular design principles. The strong correlation between digital slicing parameters and physical outcomes underscores the potential of digitally controlled workflows to produce precise, replicable, and materially responsive architectural components. By reinterpreting traditional material logic through algorithmic design, this research situates clay architecture within a new paradigm of digital craftsmanship, offering both a technical framework and a cultural lens for future explorations in modular façade systems.

Questa Tesi esplora lo sviluppo di un flusso di lavoro design-to-fabrication per un innovativo schermo modulare in argilla stampato in 3D. Questa tesi definisce un processo computazionale unificato che collega la modellazione parametrica, la stampa 3D a estrusione e la valutazione iterativa in un sistema coerente per la produzione architettonica. Mettendo in relazione il design computazionale, il comportamento del materiale e la logica di fabbricazione, la ricerca propone una metodologia in cui la precisione digitale incontra l’espressività materica dell’argilla, un materiale sostenibile, vernacolare e altamente adattabile. Gli studi sperimentali si sono concentrati sulla progettazione e fabbricazione di unità modulari utilizzando la stampante Delta WASP 40100 Clay, con particolare attenzione alla calibrazione dei parametri di stampa, all’indagine sulle strategie di riempimento (infill) e alla valutazione dell’accuratezza geometrica e delle tolleranze di assemblaggio. È stato integrato un sistema di assemblaggio a secco basato su barre per consentire modularità e reversibilità, in linea con i principi del design circolare. La forte correlazione tra i parametri digitali di slicing e i risultati fisici evidenzia il potenziale dei flussi di lavoro digitalmente controllati nel produrre componenti architettonici precisi, replicabili e materialmente sensibili. Riproponendo la logica materiale tradizionale attraverso il design algoritmico, questa ricerca colloca l’architettura in argilla all’interno di un nuovo paradigma di artigianato digitale, offrendo al contempo un quadro tecnico e una prospettiva culturale per future esplorazioni nei sistemi di facciate modulari.