El diseño estructural de 'Exoesqueleto', un pabellón que explora las posibilidades de la fabricación asistida por computadora en la creación de prototipos, es una propuesta que aborda la construcción en escala real y la experimentación con recursos limitados y técnicas de rápida fabricación como motor para impulsar el diseño arquitectónico.
El proyecto, un sistema de ensamblaje de módulos diseñados con diferentes dimensiones, permite generar diferentes superficies a partir de uniones simples, sin clavos ni tornillos.
Descripción por los autores. Nuestro trabajo de maestría investigó el enfoque de "abajo hacia arriba" en el diseño estructural mediante la creación de prototipos, una subcategoría de la fabricación digital. El diseño de un pequeño pabellón, el Exoesqueleto, sirvió como un caso de estudio.
Este enfoque "de abajo hacia arriba" permitió trabajar de una manera empírica; las nuevas ideas se validaron a través de pruebas físicas inmediatas de su comportamiento constructivo. De esta forma, el diseño total del pabellón no surgió de un modelo tridimensional global, que derivó componentes de la forma general, sino de un proceso de diseño iterativo, donde primero los componentes y solo después la forma general se determinaron a través de la creación de prototipos.
La aplicación de este enfoque ascendente al diseño estructural permitió un desprendimiento de tipologías estructurales bien definidas. Dado que el conocimiento se acumuló gradualmente durante el proceso de diseño, este enfoque permitió investigar principios estructurales innovadores o una nueva aplicación de cierto material. Se desarrolló una comprensión práctica del comportamiento estructural de una determinada construcción durante el proceso de diseño.
La fabricación asistida por computadora fue fundamental para este enfoque, ya que permite la fabricación rápida de numerosos prototipos. Este método de prototipado rápido nos permitió probar y aprender rápidamente. Hacer que el proceso de diseño sea asequible solo era posible si los materiales utilizados para los modelos físicos eran baratos y las técnicas de fabricación eran rápidas. Por lo tanto, desde el inicio del proceso de diseño se tuvieron en cuenta las limitaciones relativas al presupuesto y la disponibilidad de técnicas de fabricación.
Los delgados paneles de contrachapado se eligieron como material y las técnicas de CNC 2D (corte por láser y fresado) como proceso de forma. Una investigación sobre las características y el comportamiento físico del material fue determinante para el diseño, ya que este proceso de diseño ascendente parte de las posibilidades que se encuentran dentro del material en sí. Partiendo del elemento más pequeño, las consecuencias y posibilidades fueron investigadas para una jerarquía de escalas ascendente. El diseño fue dirigido por un intercambio continuo de información entre modelos a escala física, prototipos a escala completa y el modelo digital.
Al aplicar un enfoque de diseño ascendente, logramos investigar el innovador principio estructural de flexión activa. La flexión activa se refiere a la deformación elástica sistematizada de un material determinado, como una estrategia de entrega de forma y autoestabilizado para estructuras estáticas. Manejando este enfoque de abajo hacia arriba, fue posible construir un pabellón demostrando este principio estructural innovador en un corto período de tiempo, usando solo recursos limitados. Como consecuencia del enfoque de diseño de abajo hacia arriba, diseñamos un sistema paramétrico en lugar de un solo pabellón. Al aplicar el mismo sistema de ensamblaje a los módulos diseñados con diferentes dimensiones, se pueden generar diferentes superficies.
El objetivo era construir un pabellón estructuralmente desafiante que se fabricara digitalmente, en un lapso de tiempo limitado y con recursos limitados. Esto hace que el pabellón sea accesible para todos los que tengan acceso a un fablab, ya que el pabellón no depende de complicadas técnicas de fabricación digital. La aplicación de un enfoque de abajo hacia arriba para el diseño estructural con prototipado rápido fue la forma más efectiva de lograr esto.
Se han propuesto objetivos específicos para el diseño del pabellón en sí. En primer lugar, la cantidad de recursos necesarios para montar y construir el pabellón general debe ser lo más limitada posible. Esto disminuye el costo total y crea un pabellón asequible. Además, el pabellón debe poder construirse a mano y debe ser posible desmontarlo fácilmente. Solo deben usarse los materiales y las técnicas de fabricación que están ampliamente disponibles, lo que hace que el montaje de este pabellón sea accesible para un gran grupo de personas.
Este trabajo de maestría contiene una visión general meticulosamente trazada de los diferentes pasos que llevamos a cabo durante el proceso de diseño, siguiendo todo nuestro flujo de trabajo. Partiendo del elemento más pequeño, las consecuencias y las posibilidades se investigan para una jerarquía de escalas ascendente, que evoluciona de una superficie plana a un pabellón de doble curva. El diseño está dirigido por un intercambio continuo de información entre pruebas de madera a gran escala, prototipos de papel y el modelo digital.
Solo dos tipos de conexiones se usaron en el pabellón: juntas deslizantes y correas de amarre.
Las juntas deslizantes son una solución sencilla y elegante para conectar los paneles en el interior del pabellón a los situados en el exterior (y al revés). Como los paneles están doblados activamente, la fuerza de resistencia en los paneles los conecta a las juntas deslizantes. Por lo tanto, estas uniones pueden ser muy simples, no se necesitan partes unidas, como clavos o tornillos.
Las correas de amarre se usan para mantener los paneles en su posición doblada. Las correas de amarre permiten un montaje rápido y fácil, pero también sirven como un importante mecanismo de control. Durante la construcción, cuantos más paneles se ensamblen, más alto se eleva el pabellón y más se acerca a su forma final. Por lo tanto, era necesario tener una conexión que se pueda apretar gradualmente durante la construcción. Las correas de amarre, por lo tanto, proporcionaron la solución ideal. Todos los paneles pueden doblarse tan lejos como sea necesario y las tiras se pueden tensar aún más a medida que se eleva el pabellón.
Arquitectos Principales: Thibaut Van Dousselaere & Silke Van Geeteruyen
Equipo: Willem Bekers, Sebastiaan Leenknegt, Ruben Verstraeten, Arthur De Roover (Universidad de Ghent, Departamento de Arquitectura y Planificación Urbana), Jan Belis (Departamento de Ingeniería Estructural), Stijn De Mil (Fábrica Fablab)
Ubicación: Ghent, Bélgica
Año: 2017
Área: 20 m2
Fotografías: Jeroen Christiaen & Saskia De Mol
