Design and prototyping of an adaptive kinetic shading system using machine learning-based daylight prediction

Adaptive building envelopes increasingly require systems capable of responding to fluctuating daylight conditions. Within this context, this thesis develops a kinetic shading system designed to regulate daylight through controlled variations in opening angles. The research combines parametric modeling and performance-based simulation within a digital workflow that links façade geometry generation to daylight analysis. Particular attention is given to the practical feasibility of the system, including material selection, fabrication tolerances, and its integration within a curtain wall structure. A rotational folding mechanism supported by a mullion-mounted substructure forms the basis of the shading concept. To enhance automation, machine learning techniques were explored to predict shading angles from daylight-related performance indicators. Through iterative simulation and prototyping, the study demonstrates that computationally driven kinetic façades can achieve both environmental responsiveness and realistic constructability. The findings provide a basis for future research on data-informed adaptive façade systems.

Gli involucri edilizi adattivi richiedono sempre più sistemi capaci di rispondere alle variazioni delle condizioni di illuminazione naturale. In questo contesto, la presente tesi sviluppa un sistema di schermatura cinetica progettato per regolare la luce diurna attraverso variazioni controllate degli angoli di apertura. La ricerca combina modellazione parametrica e simulazione basata sulle prestazioni all’interno di un flusso di lavoro digitale che collega la generazione della geometria di facciata all’analisi della luce naturale. Particolare attenzione è dedicata alla fattibilità pratica del sistema, inclusi la selezione dei materiali, le tolleranze di fabbricazione e la sua integrazione in una struttura di facciata continua (curtain wall). Un meccanismo di piegatura rotazionale, supportato da una sottostruttura ancorata ai montanti, costituisce la base del concetto di schermatura. Per migliorare l’automazione, sono state esplorate tecniche di apprendimento automatico per prevedere gli angoli di schermatura a partire da indicatori prestazionali legati alla luce diurna. Attraverso simulazioni iterative e attività di prototipazione, lo studio dimostra che le facciate cinetiche sviluppate mediante approcci computazionali possono raggiungere sia reattività ambientale sia concreta fattibilità costruttiva. I risultati forniscono una base per future ricerche sui sistemi di facciata adattivi basati su dati.