Tecnica. Technical. Tecnologie digitali per il decoro in architettura. Flores Zanchi. Digital technologies for architectural decoration.

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1 142 Tecnica Tecnologie digitali per il decoro in architettura Flores Zanchi Se storicamente il decoro in architettura è stato opera laboriosa di artigiani ed artisti, nel secolo scorso lo sviluppo delle tecnologie industriali ha introdotto nuove opportunità sia nella produzione che nella sensibilità estetica. In particolar modo, negli ultimi trent anni l introduzione dei processi digitali nella progettazione architettonica ha segnato un importante evoluzione, non solo nella definizione delle morfologie edilizie, ma anche nel trattamento della materia che le compone. Lo studio molecolare e l invenzione di evolute macchine di produzione hanno portato ad un copioso aumento di materiali e tecniche di costruzione che progressivamente hanno rivoluzionato i canoni estetici e decorativi dell architettura. La possibilità di generare e manipolare dati inerenti a forme complesse, definite dalla geometria non euclidea, ha dato un nuovo senso alla parola decoro riportandola a valori più vicini all accezione vitruviana di bell aspetto dell opera, composta da membri ben calcolati e commisurati con gusto e sapienza. Merito dei computer è infatti quello di, calcolare, commisurare, dimensionare le diverse parti dell edificio consentendo sia una visione d insieme del progetto che un analisi dei processi costruttivi altrimenti impossibile. Il decoro viene inteso non più come qualcosa di posticcio e fine a se stesso quanto piuttosto come la figurazione dei significati più profondi dell edificio. Come nel caso esemplare dell Institute du Monde Arabe a Parigi, progettato nel 1987 da Jean Nouvel, in cui il sistema di ombreggiamento gestito da cellule fotovoltaiche diviene l elemento di decoro caratterizzante la facciata. Le sue componenti metalliche, in grado di aprirsi e chiudersi secondo l incidenza solare, creano una texture che rimanda ai merletti moreschi unendo senso decorativo classico e spirito hi-tech contemporaneo. La possibilità di gestire forme geometriche frattali, spesso di ispirazione naturale, ha portato allo sviluppo di una nuova decorazione plastica caratterizzata da pieghe e curve complesse, che complica lo spazio rendendolo più dinamico e ritmico. In tal senso volge la ricerca dell architetto americano Greg Lynn che recentemente ha sviluppato con Panelite un sistema di parete decorativa interamente sviluppata con tecnologie digitali. Il sistema è costituito da una serie di mattoni a forma di blob, realizzati in materiale plastico, che possono essere assemblati liberamente a formare pareti dalle volumetrie complesse. Un altro campo di applicazione del digitale in architettura è legato alla possibilità di ottenere una dinamicità dell effetto decorativo, grazie a sistemi computerizzati intelligenti oggi gli edifici sono programmati per mutare nel tempo, per accordarsi al clima o piuttosto per raccontare cosa accade al loro interno. Le pelli degli edifici sono sempre più un interfaccia dinamica tra interno ed esterno, in cui gli elementi decorativi sono investiti di un importante ruolo comunicativo. A partire dalla Torre dei Venti di Toyo Ito del 1986, con i suoi anelli di luce che indicavano le condizioni metereologiche, l ora e persino il livello del traffico; fino alle più recenti facciate mediatiche di Peter Marino a Osaka ed Hong Kong che, attraverso megaschermi a LED, trasmettono con textures astratte il concetto di lusso di Chanel. Gli edifici pertanto si decorano con flussi di informazioni che mutano nel tempo divenendo una presenza attiva nella città. Un altro aspetto interessante è quello legato all influenza che le tecnologie digitali hanno avuto nella produzione architettonica. Queste non sono viste più come un supporto tecnico Technical Digital technologies for architectural decoration Flores Zanchi While decoration in architecture was once the labor-intensive work of artisans and artists, the development of industrial technologies in the last century has ushered in new opportunities both in production and in aesthetics. In the last thirty years, the introduction of digital processes in architectural design has in particular marked a major shift both in defining building forms and structures and in handling the materials of which they are made. The meticulous design and invention of cutting-edge production machines led to an enormous increase in material sand construction technologies, which have come to revolutionize architecture s aesthetic and decorative precepts. The ability to generate and manipulate the data inherent in complex forms defined by non-euclidean geometry has given new meaning to the word decoration, connecting it to values closer to the Vitruvian sense of the beautiful appearance of a work, consisting of well-calibrated components, measured with taste and skill. An advantage of computers is their ability to calculate, measure and size a building s different parts, allowing both a whole view of the project and an analysis of construction processes, which would not otherwise be possible. Decoration has become more than something tacked on after the fact and an ends unto itself, to be a figuration of the building s deeper meanings, as in the exemplary case of the Institute du Monde Arabe in Paris, designed by Jean Nouvel in 1987, in which the shading system controlled by photovoltaic cells becomes the decoration element that defines the façade. Its metal components, which can open and close according to the sun s intensity, create a pattern that evokes Moorish lace, fusing a classic decorative sense with contemporary high-tech attitude. The ability to manage fractal geometric forms, often inspired by nature, led to developing a new sculptural decoration of folds and complex curves, which complicates the space and makes it more dynamic and rhythmic. The work of the American architect Greg Lynn is oriented in this direction. With Panelite, Lynn recently developed a system of decorative walls made entirely with digital technologies. The system consists of a series of blob-shaped bricks, made of plastic, which can be assembled freely to form walls with complex volumes. Another application field for digital technology in architecture is the ability to create dynamic decorative effects. With intelligent computerized systems, buildings are now designed to change over time, to adapt to the weather or possibly to tell about what is happening in the buildings. Buildings skins are increasingly a dynamic interface between inside and outside, in which the decorative elements are invested with an important communication role. Starting with Toyo Ito s Tower of Winds in 1986, whose rings of light indicated weather conditions, the time and even the traffic situation, the phenomenon continued through to Peter Marino s most recent media façades in Osaka and Hong Kong, which use LED jumbo screens to convey Tecnica.indd :33:25

2 1' " 2' " 2' " 1' " 1 Panelite Brick è una parete modulare dal forte impatto decorativo progettata da Greg Lynn in collaborazione con l azienda americana Panelite. Il sistema impiega come elemento base un mattone tridimensionale che può essere montato con diversi assi di rotazione animando le pareti di un decoro plastico e dinamico. Sia per l ideazione che per la produzione sono state utilizzate tecnologie digitali all elaborazione del progetto ma divengono parte del processo di produzione stesso fino ad arrivare a controllare la gestione di un edificio nel suo ciclo di vita. Dal punto di vista più propriamente tecnico le nuove possibilità offerte nel campo della progettazione dalle tecnologie digitali risiedono nel confronto diretto tra modelli digitali e oggetti reali nell ottica di un ottimizzazione della produzione. L impiego di software di modellazione in grado di prefigurare in maniera realistica patterns e decori e la loro capacità di interfacciarsi con macchine in grado di tagliare, incidere, fresare, serigrafare, stampare, rende possibile la realizzazione di elementi dalle forme geometriche nuove. A questo si aggiungono macchine utensili sempre più sofisticate capaci di realizzare componenti decorative con estrema precisione favorendo da un lato l abbassamento dei costi di produzione rispetto alle tecniche ornamentali tradizionali, dall altro consentendo la produzione di elementi dalle geometrie altrimenti irrealizzabili. CAD-CAM: dai bit alla materia Lo sviluppo di software intelligenti ha portato negli ultimi anni ad un più facile scambio di informazioni tra modelli digitali ed elementi fisici aprendo nuove prospettive nel campo della progettazione. Oggi, infatti, è possibile usare la progettazione CAD - Computer Aided Design - non solo come strumento per la produzione di elaborati grafici di modelli geometrici, ma anche per trasferire istruzioni alle macchine di produzione. I software di ultima generazione si interfacciano direttamente con le macchine, generano automaticamente le distinte materiali, consentendo di visualizzare e comprendere con facilità l intento del progetto, di verificare rapidamente la forma, l adattamento 1 Panelite Brick is a striking and decorative modular wall designed by Greg Lynn in collaboration with the American company, Panelite. The system uses a threedimensional brick that can be assembled with different rotational axes, making the walls dynamic with a flexible, active decoration. Digital technologies were used for both design and production Chanel s luxury through abstract patterns. The buildings are decorated with flows of information that change over time to become an active presence in the city. Another interesting aspect is the influence that digital technologies have had on architectural production. These technologies have gone beyond being a technical tool for preparing a project. They become part of the production process itself, to the point of controlling a building s management over its life cycle. From a strictly technical point of view, the new possibilities that digital technologies offer the design field are related to the direct comparison between digital models and real objects in order to optimize production. The use of modeling software able to realistically prefigure patterns and decorations, and their ability to interface with machines that can cut, incise, bore, silk screen, and print makes it possible to create elements with new geometric forms. These are supported by increasingly sophisticated machine tools that can make decorative components with high precision, aiding the lowering of production costs over traditional decorative technologies, while making components with shapes that would not otherwise be possible. CAD-CAM: from bits to material In recent years, the development of intelligent software has led to an easier exchange of information between digital models and physical elements, opening up new prospects in the design field. It is now possible to use Computer Aided Design (CAD), both as a tool for producing Tecnica.indd :33:26

3 Tecnica Tecnologie digitali per il decoro in architetura al contesto e la funzione. Lavorando con dimensioni facilmente associabili alla realtà è possibile ridurre notevolmente le ipotesi in fase di progetto arrivando in maniera più diretta alla soluzione migliore. Il processo parte dallo studio della forma da ottenere, sia essa bidimensionale o tridimensionale, attraverso i software CAD di modellazione. I dati di superficie del modello digitale sono definiti di tipo mesh se sviluppati utilizzando solidi parametrici o di tipo patch quando impiegano superfici continue tipo NURBS. Le informazioni relative al modello digitale possono poi essere esportate grazie al salvataggio in formati compatibili con i software delle macchine di produzione. Il CAM - Computer Aided Manufacturing - è la parte più propriamente produttiva del processo: l impiego di macchine intelligenti permette di avere riproduzioni fisiche dei modelli digitali, grazie ad un software compatibile che gestisce l esportazione dei dati dal modellatore alla macchina e organizza ed ottimizza le fasi di lavorazione. CAE: Dalla materia ai bit Meglio noto come Riverse Engineering il CAE Computer Aided Engineering- consiste nel proces- so di progettazione e di produzione di un componente partendo dall acquisizione digitale dei dati riguardanti un elemento reale. Con la tecnologia CAE qualsiasi oggetto reale, sia esso un corpo naturale o un prototipo artigianale, può essere rilevato, digitalizzato, studiato e modificato con il CAD per poi divenire altro: un edificio, un pezzo di design, un componente strutturale o un qualsiasi elemento decorativo. Alla base di questo processo vi sono i sistemi di scansione e digitalizzazione 3D effettuati attraverso l impiego di sensori di posizione che registrano le coordinate di una serie di punti appartenenti alla superficie da rilevare. Le tecniche impiegate sono essenzialmente di due tipi: una è denominata rilevazione a contatto in quanto opera attraverso pantografi digitali composti da un braccio a punta che passando sopra la superficie trasmette le coordinate dei punti di riferimento al calcolatore. L altra tecnica è quella ottico-topometrica, che impiega sensori ottici per rilevare i riflessi di luce emessi da un raggio laser che rimbalza sulla superficie da rilevare. Entrambe le tecniche forniscono i rilievi ad un digitalizzatore 3D che elabora i dati riportando l oggetto sotto forma di nuvola 2 Swell, prodotto da Snowcrash, è un sistema di pannelli fonoassorbenti in fibre di poliestere, pressate a caldo attraverso sistemi CNC 3 L integrazione tra programmi di modellazione digitale e macchine a controllo numerico permette di stampare il vetro, ad alta temperatura e pressione, secondo qualsiasi forma 144 Technical Digital technologies for architectural decoration 2 graphics of geometric models and for transferring instructions to production machines. Last generation software interfaces directly with the machines, automatically generating separate materials, allowing users to view and easily understand the project s intention, quickly checking its form, and adapting it to the context and function. Working with dimensions that can easily be associated with reality greatly decreases conjectures during the design phase, reaching the best solution more directly. The process starts from designing the form to be achieved, whether two-dimensional or three-dimensional, with CAD modeling software. The surface data of the digital model is called mesh when developed using solid parameters or patch when using continuous surfaces, such as NURBs. The information about the digital model can then be exported by saving it in formats that are compatible with the production machines software. Computer Aided Manufacturing (CAM) is the more specifically productive part of the process. The use of intelligent machines can physically reproduce digital models through a compatible software that manages the exporting of data from the modeler to the machines, organizes and optimizes the processing phases. CAE: From material to bits Better known as Reverse Engineering, Computer Aided Engineering (CAE) involves the process of designing and producing a component starting from digital acquisition of data about a real object. With CAE technology, almost any real object, whether a natural entity or a handcrafted prototype can be recorded, digitalized, studied and modified with the CAD program to become something else, such as a building, a design object, a structural component or any kind of decorative component. At the basis of this process are systems of scanning and 3D digitalization done through the use of placed sensors that record the coordinates of a series of points on the surface to be recorded. There are essentially two types of technologies used. One is called contact sensing 2 Swell, made by Snowcrash, is a system of soundabsorbing polyester fiber panels, heat pressed with CNC systems 3 The integration of digital modeling programs and CNC machines can mould the glass into any form under high temperatures and pressure Tecnica.indd :33:33

4 di punti, questa poi, attraverso uno specifico software, viene sottoposta al processo di matematizzazione che la trasforma in un modello 3D di tipo mesch o patch. Con programmi tipo Catia o Rinoceros le informazioni relative ai modelli digitali 3D possono essere rielaborate e direttamente trasmesse ai software di gestione delle macchine a controllo numerico. I processi di produzione I sistemi comunemente utilizzati per la produzione di elementi decorativi direttamente da modelli digitali sono racchiudibili in due grandi gruppi che operano per sottrazione o per addizione di materia. Il più diffuso sistema di produzione per sottrazione è quello denominato CNC Computer Numeric Control che, già sperimentato da anni, trova impiego in svariati campi che vanno dal taglio laser a quello ad idrogetto, dalla stampa alla serigrafia fino a consentire la realizzazione di oggetti tridimensionali attraverso complesse fresatrici. Le macchine più recenti sono in grado di aprire direttamente i file CAD, selezionano automaticamente gli utensili necessari da apposite librerie, visualizzano il percorso utensile e il prodotto finito consentendo una precisa stima dei tempi e dei costi. Lavorando su diversi layer, queste macchine permettono di realizzare sia incisioni su lastre piane di qualsiasi materiale che elementi tridimensionali scolpendo la materia con superfici continue senza sottosquadri. Il sistema di produzione per addizione, noto anche come metodo di Prototipazione Rapida, è in grado di realizzare oggetti direttamente da modelli CAD attraverso un sistema di aggiunta layer by layer di materiale. Le tecniche più diffuse sono: la Stereolitografia utilizzata soprattutto per le resine e la Sinterizzazione Laser impiegata per polveri di diversi materiali tra cui la ceramica ed il metallo. In questo caso i modelli CAD debbono essere convertiti in file di interscambio in formato STL che le macchine utilizzano per operare un processo di slicing che consiste nel suddividere il modello in una serie di sezioni parallele registrandone le coordinate dei punti lungo la sezione. Il processo di produzione in sé, viene realizzato all interno di vasche il cui fondo è costituito da una piattaforma mobile che consente di solidificare la materia strato per strato. Un fascio laser riflesso da apposite ottiche viene indirizzato sulla superficie della vasca polimerizzando un sottile strato di resina o sinterizzandone uno di polvere. Dopo ogni passaggio del laser la piattaforma si abbassa della quantità corrispondente alla successiva sezione ripetendo l operazione per tutte le sezioni individuate dal software di gestione. La stessa procedura è utilizzata da una nuova tecnica di produzione per addizione, il 3D Printing che impiega al posto del laser un collante sparato da una testina con un processo simile a quello utilizzato dai plotter. Se le macchine CNC trovano ormai largo impiego in architettura, sia per la realizzazione di elementi decorativi da rivestimento che per la produzione di particolari componenti, come casseforme per i getti di cemento, profilati su misura dalle forme complesse o stampi per elementi curvi di qualsiasi tipo, l uso dei sistemi di produzione per addizione resta limitato ad elementi di piccole dimensioni. L aspetto più interessante dell impiego delle tecnologie digitali nella produzione di componenti architettonici risiede nella possibilità, da parte dell architetto, di intervenire direttamente in tutte le fasi di realizzazione. L interattività di tali processi produttivi e lo scambio di informa- The most common production by subtraction system is called Computer Numeric Control (CNC), which has been used for years in a wide range of fields, from laser cutting to water jet cutting, printing to screen printing and includes making three-dimensional projects through complex millings. The latest machines can directly open CAD files, automatically select the tools needed from specific libraries, and display the tool course and the finished product to accurately estimate costs and times. These machines work on different layers to make both cuts on flat sheets of any material and threedimensional complements, sculpting material with continuous sur faces without back drafts. The production system by addition, also known as the rapid prototyping method, can make objects directly from CAD models by adding material layer by layer. The most common technologies include stereolithography, used mainly for resins, and laser sintering, used for powders of different materials, such as ceramics or metal. For this process, the CAD models have to be conver ted to shared files in STL format that the machines use to effect a slicing process that involves dividing the model in a series of parallel sections, recording the coordinates of the points along the section. The production process in itself is done within tanks whose bottoms consist of mobile platforms, which makes it possible to solidify the material layer by layer. A reflected laser band with special optics is directed at the tank s sur face, polymerizing a thin layer of resin or sintering a powder layer. After ever y layer passage, the platform lowers by the amount that corresponds to the following section, repeating the operation for all sections set by the operational software. The same procedure is used by a new production by addition technology, 3D printing, but in place of the laser, it uses an adhesive that is shot from a needle in a process similar to that used by plotters. Though CNC machines are now widely used in architecture, both for making decorative cladding components and for specific components, such as formworks for cement castings, cus- 3 which works through digital pantographs with a pointed arm that passes over the sur face and sends the coordinates of the reference points to the calculator. The other technology is optical topometr y, which uses optical sensors to record the light reflections emitted by a laser ray that bounces off the sur face to be recorded. Both technologies supply the sur veys to a 3D digitalizer that processes the data and recreates the object in the form of a point cloud. Through a specific software, this digitalization undergoes a mathematization process that turns it into a mesh or patch 3D model. With programs such as CATIA and Rhinoceros, the information about the 3D digital models can be processed and sent directly to the CNC machines operating software. Production processes The systems commonly used for producing decorative components directly from digital models fall within two major groups, which function by the subtraction or addition of material Tecnica.indd :33:35

5 Tecnica Tecnologie digitali per il decoro in architetura zioni biunivoco tra CAD e CAM consente, infatti, al progettista un continuo confronto tra modello digitale e controparte fisica lasciando spazio ad eventuali modifiche anche in fase di realizzazione. Oltre alle prospettive offerte nella realizzazione di elementi su misura, l impiego delle tecnologie digitali ha arricchito il mercato dei prodotti per l edilizia con soluzioni decorative nuove che, pur nell ambito di una produzione di tipo industriale, consentono ampi margini di personalizzazione del manufatto architettonico da parte del progettista. Textures L introduzione del digitale nello studio e nella produzione di elementi decorativi in architettura ha segnato sia l estetica che le tecniche di produzione. Nuove textures e patterns infatti sono stati sviluppati partendo da complesse equazioni geometriche, gestibili solo attraverso i computer, introducendo anche nell ambito della decorazione architettonica la geometria frattale. Questa è spesso chiamata la geometria della natura perché molte delle forme naturali sono riconducibili ad equazioni frattali. A differenza della geometria euclidea che ha segnato la decorazione tradizionale impiegando linee rette, archi, cerchi e poligoni, la geometria frattale gestisce forme irregolari e complesse ma mai caotiche o disordinate. Lo studio di queste forme geometriche è nato negli anni 70 grazie a Benoit Mandelbrot ed ha avuto una grande diffusione in architettura sia nella definizione di spazi articolati e fluidi che nell individuazione di textures inconsuete derivate da equazioni che rappresentano flussi Technical Digital technologies for architectural decoration tom molded from complex molds or forms for curved components of any kind, the use of production by addition systems is limited to small components. The most interesting aspect of using digital technologies in making architectural components is the architect s ability to directly intervene in all phases of construction. The interactive nature of these production processes and the two-way exchange of information between CAD and CAM allows the architect to continuously compare the digital model and its physical counterpart, leaving room for modifications even during the building phase, if needed. In addition to the opportunities that the use of digital technologies provide for making tailored components, they have enriched the market of building productions with new decorative solutions that, even in large-scale industrial productions allow architects wide margins for customizing the architectural object. Textures The introduction of digital technology in designing and making decorative elements in architecture has affected both the appearance and technologies of production. New textures and patterns have been developed based on complex geometric equations, which can only be operated through computers, bringing fractal geometry into the realm of architectural decoration. This is often called the geometry of nature because many natural forms can be tied back to fractal equations. Differing from Euclidean geometry, which defined traditional decoration, using straight lines, arches, circles Tecnica.indd :33:38

6 4 La facciata del Walch Event Catering Administration è stata disegnata dall artista austriaco Peter Kogler e consiste in una stampa digitalizzata su tessuto di un disegno generato con il computer 5 I SentryGlas Expressions di DuPont consentono di includere fotografie e motivi grafici sul vetro. Le immagini sono stampate digitalmente, con inchiostri ad alta definizione su interstrati per vetro stratificato ed inseriti in modo permanente tra due pannelli di vetro. 6 Project 05 della linea GeoDesign di GranitiFiandre è una collezione di lastre in grès porcellanato intarsiato con metallo grazie all impiego della tecnica del taglio ad idrogetto. 7 Project 07 della linea GeoDesign di GranitiFiandre di forze, morfologie organiche o piuttosto complesse dinamiche funzionali. Le tecniche di riproduzione di tali textures sui materiali per l edilizia sono molteplici, tutte riconducibili alle tecnologie CAD-CAM per la necessità di avere il passaggio diretto di dati complessi altrimenti ingestibili dal computer alla macchina utensile. Il sistema più immediato è quello della stampa digitale su grande formato che può essere realizzata su pannelli rigidi, direttamente sui materiali da edilizia o su pellicole.un campo in cui ha trovato grande diffusione è quello dei laminati ad alta pressione denominati HPL - High Pressure Laminates -, impiegati per rivestimenti sia interni che esterni, su cui è possibile riprodurre immagini di qualità fotografica perfettamente identiche a quelle digitali. I plotter più innovativi, oltre a garantire grandi dimensioni di stampa - anche se per una migliore gestione e messa in opera è bene non superare i 2 metri di larghezza - sono in grado di stampare immagini su pellicole adesive applicabili a qualsiasi tipo di superficie, purché liscia, senza alterarne le caratteristiche prestazionali e senza limiti dimensionali. Il SentryGlas Expressions sviluppato da DuPont è un sistema di vetri laminati decorati che ha applicato al meglio questo tipo di tecnologia. Con la tecnica di stampa a getto di inchiostro può essere stampato qualsiasi disegno o fotografia su una pellicola che viene poi inserita nello strato interno di laminazione. L aspetto più interessante di questa tecnologia risiede nella possibilità di regolare la trasparenza dell immagine che, secondo le esigenze, può arrivare ad essere completamente opaca. Anche le tecniche di intaglio ed incisione hanno avuto notevoli vantaggi dall impiego delle tecnologie CAD-CAM, l introduzione di tecniche quali il taglio laser o ad idrogetto, gestiti da software sempre più sofisticati consentono oggi di tagliare praticamente tutte le tipologie di materiali secondo qualsiasi forma e con precisione millimetrica. In particolare la tecnica di taglio ad idrogetto ha aperto nuove prospettive nella realizzazione di intarsi con materiali duri, quali pietra e grès porcellanato. Nata negli U.S.A. nel 1974 e sfruttata inizialmente in campo aerospaziale, questa tecnica consiste nell utilizzare l acqua in pressione fino a 6000 atmosfere che, ad una velocità di m/sec e miscelata con sabbie abrasive, è in grado di tagliare, mediante un robot cartesiano gestito da un sistema a controllo numerico, spessori fino a 150 mm su qualsiasi traiettoria impostata. L impiego di tale tecnica a livello industriale nella produzione di lastre di grès porcellanato ha interessato inizialmente bordi, rosoni ed ornamenti per poi concentrarsi su nuove textures e decori delle lastre. La collezione GeoDesign di GranitiFiandre offre uno dei più ampi campionari di applicazione della tecnologia dell idrogetto con macchine CNC nel settore del grès porcellanato. Il taglio di precisione, realizzato con apparecchiature specifiche pluriteste che permettono di abbattere i costi di produzione, ed i limitati spessori consentono contaminazioni materiche nuove. Le lastre, infatti, possono essere sagomate secondo qualsiasi forma, intagliate ed intarsiate con materiali di diversa natura o addirittura forate per inserirvi led luminosi a fibre ottiche. 4 The façade of the Walch Event Catering Administration was designed by the Austrian artist Peter Kogler and entails a digitalized print of a computer-generated design on textile 5 The SentryGlas ExpressionsTM from DuPont makes it possible to put photographs and graphic patterns on glass. The images are printed digitally with high definition ink on interlayers for laminated glass and permanently inserted between two glass panels 6 Project 05 in GranitiFiandre s GeoDesign line is a collection of porcelain stoneware slabs inlaid with metal with the use of waterjet cutting technology 7 Project 07 in GranitiFiandre s GeoDesign line and polygons, fractal geometry governs irregular and complex forms, which are, however, never chaotic or disordered. The study of these geometric forms started in the 1970s thanks to Benoit Mandelbrot and took off in architecture, both for defining complex and fluid spaces and for creating unusual textures based on equations that represent flows of power, organic morphologies or highly complex functional dynamics. There are many technologies for reproducing these patterns on materials for building. All are based on CAD-CAM technologies due to the need to have a direct transfer of complex data from the computer to the machine tool, which would be otherwise unmanageable. The most direct system is that of large format digital printing that can be done on rigid panels, directly on construction materials or on films. It has found widespread use in the field of High Pressure Laminates (HPL) for covering both interiors and exteriors. Photograph quality images can be reproduced on them, absolutely identical to the digital images. The most innovative plotters can create large-sized prints (though a 2 m width should not be exceeded for optimal management and installation), and they can print images on adhesive films that can be applied to any type of surface as long as it is smooth, without altering its performance characteristics and without size limitations. SentryGlas ExpressionsTM, developed by DuPont, is the system of decorated laminated glasses that has best applied this kind of technology. With the ink jet printing technique, any design or photograph can be printed on a film that is then interlaid within the lamination. The most interesting aspect of this technology is the ability to adjust the image s transparency, which can be even completely opaque, according to the effects desired. The use of CAD-CAM technologies has given major advantages to inlaying and incision technologies. The introduction of technologies such as laser cutting and water-jet cutting, operated by increasingly sophisticated software, lets virtually any kind of material be cut into any form with minute precision. water-jet cutting technology has particularly opened new prospects in making inlays in hard materials such as stone and porcelain stoneware. This technology came into existence in 1974 in the U.S., originally in the aerospace field. It involves using water pressurized up to 6,000 atmospheres, which at a speed of 1,200 m/seconds, mixed with abrasive sands, uses a Cartesian robot operated by a numeric control system to cut thicknesses up to 150 mm on any trajectory inputted. The use of this technology on an industrial level in producing porcelain stoneware slabs originally pertained to edges, rosettes and ornaments. It later focused on new patterns and decorations on the slabs.<0} GranitiFiandre s GeoDesign is one of the largest collections of products applying water-jet technology with CNC machines in the porcelain stoneware industry. The precision cut, made with special multi-head equipment, lowers production costs, and low thicknesses allow for new material combinations. The slabs can be shaped in any form, cut or inlaid with different kinds of material or even bored to set fiber optic LED lights in them Tecnica.indd :33:41

7 Tecnica Tecnologie digitali per il decoro in architetura Plasticismi Che i materiali siano definiti da tre dimensioni è noto ma in architettura sono stati comunemente concepiti come elementi piani che definiscono spazi e funzioni. Negli ultimi anni si è sviluppata la tendenza a ricercare un nuovo plasticismo non solo nella definizione degli spazi ma anche nel disegno dei componenti architettonici. Oggi sul mercato è possibile trovare un ampia gamma di materiali per l edilizia dalle textures spiccatamente tridimensionali soprattutto nel campo dei pannelli di rivestimento per pareti e soffitti. La ragione di tale fenomeno va ricercata da un lato nella ricerca da parte dei progettisti qualità materico-spaziali, dall altro nello sviluppo di tecnologie in grado di conferire maggiore stabilità alla struttura di materiali comunemente considerati sottili. Un caso esemplificativo è quello del vetro che grazie all impiego di nuove tecniche di produzione, sostenute da tecnologie digitali, ha acquisito una resistenza tale da poter essere modellato e curvato senza difficoltà ottenendo interessanti effetti percettivi dello spazio che delimita. Oggi è infatti possibile realizzare lastre di rivestimento di qualsiasi forma grazie alla connessione tra i software di progettazione CAD ed i sistemi di produzione degli stampi in cui il vetro viene forgiato ad alta temperatura e pressione. La combinazione di serigrafia, stampa e sabbiatura permette poi di realizzare lastre in cui rilievi, bolle, scanalature dai profili irregolari, disegni e finiture diverse creano textures 3D con particolari giochi di riflessione di luce. Inoltre, l impiego di software di modellazione 3D e macchine CNC consente di realizzare interi edifici in vetro dalle curve complesse ispirate al modello concettuale del blob. In questo caso, sia le casseforme per la curvatura a caldo del vetro, che le strutture metalliche di sostegno sono prodotte utilizzando lo stesso modello digitale: i dati relativi alla superficie vengono utilizzati per realizzare le matrici di stampo per il vetro, mentre le sezioni trasversali e longitudinali definiscono le curve dei profili metallici della struttura di sostegno. Riproducendo nella realtà con precisione millimetrica i diversi componenti studiati virtualmente, l assemblaggio in cantiere può essere effettuato con facilità riducendo anche i costi. Anche nel caso del metallo le tecniche decorative più innovative volgono alla plasticità, tra le tecnologie per la modellazione tridimensionale del metallo una delle più interessanti è quella sviluppata da Haresh Lalvani, architetto-morfologista, con Milgo/Bufkin denominata AlgoRythm Technologies. Con questa tecnologia sono stati realizzati una serie di elementi strutturali, pilastri, pareti e soffitti dalle morfologie di ispirazione naturale. Liberando gli elementi della costruzione dalle loro rigide geometrie questa tecnologia consente di forgiare le lastre metalliche con curve fluide ricavate dal comportamento del materiale sotto sforzo. Il processo di produzione non deforma la struttura interna del materiale mantenendone integre le caratteristiche tecniche. Inoltre basandosi su sistemi algoritmici permette infinite variazioni sul tema a favore di una libera personalizzazione del risultato finale. Grafismi Anche se l impressione di motivi ornamentali sulle superfici cementizie vanta una lunga sperimentazione e non rappresenta di certo una novità 8 La combinazione del sistema di matrici REICKLI in gomma poliuretanica e del processo di visualizzazione Vectogram, permette di imprimere sul cemento immagini di qualità fotografica 9 La tecnologia Graphic Concrete impiega la tecnologia di stampa digitale per riprodurre con addittivi ritardanti su membrane textures e disegni che poi restano impressi sul cemento 148 Technical Digital technologies for architectural decoration Sculptural qualities Though materials obviously have three dimensions, in architecture, they have been commonly conceived as flat components that define spaces and functions. In recent years, a trend has developed to seek a new sculptural quality both in defining spaces and in designing architectural spaces. The market now has a wide range of materials for building with highly threedimensional patterns, particularly in the field of panels for cladding walls and ceilings. The reason for this phenomenon can be found both in research by designers regarding space and material and in the development of technologies that offer greater stability to the structure of materials usually considered fragile. An exemplary case is that of glass for which the use of new production technologies, supported by digital technologies, has achieved such strength to be able to be modeled and curved without problem to create interesting visual effects in the space it demarcates. It is now possible to make cladding panes of any shape by connecting CAD design software to production systems for moulds in which the glass is forged under high temperatures and pressure. The combination of screen printing, molding and sand-blasting makes panes in which reliefs, bubbles, and grooves in irregular contours, designs and finishes create different 3D textures with interesting light reflection effects. In addition, the use of 3D modeling software and CNC machines makes it possible to build entire buildings in glass with complex curves based on the conceptual model of the blob. In this case, both the formworks for the heat curving of the glass and the metal support structures are made using the same digital model. The data about the surface is used to make dies for the glass. The cross and longitudinal sections define the curves of the metal sections of the support structure. By reproducing in reality the different virtually designed components with minute precision, on site assembly can be done easily, which also reduces costs. With metal as well, the most innovative decorative technologies are directed towards sculptural qualities. One of the most interesting technologies for the three-dimensional shaping of metal was developed by Haresh Lalvani, an architect-morphologist, with Milgo/Bufkin, called AlgoRythm Technologies. A series of structural elements, columns, walls and ceilings were made with this technology in shapes inspired by nature. This technology frees construction components from their rigid geometries and makes it possible to forge metal slabs with fluid curves based on the material s behavior under pressure. The production process avoids deforming the material s internal structure, keeping its technical characteristics intact. Furthermore, being based on algorithmic systems, it allows endless variations on the theme, favoring unrestrained customization of the final product. Graphics Though impressing ornamental patterns on cement-based surfaces has long been used and 8 The combination of the REICKLI die system in polyurethane rubber and the Vectogram viewing process impresses photograph-quality images on cement 9 Graphic Concrete uses digital printing technology to reproduce retardant additives on texture and design membranes that remain impressed on the cement Tecnica.indd :33:41

8 nel campo della decorazione architettonica, con l introduzione delle tecnologie digitali questa tecnica ha raggiunto livelli di precisione figurativa e garanzia di risultato ma ottenute prima. Da sempre, infatti, si è giocato con le diverse textures di finitura del cemento: utilizzando casseformi che imprimessero il decoro desiderato sul cemento, con incisioni meccaniche, piuttosto servendosi di pannelli prefabbricati in stampi con decori ornamentali. Tra le tecnologie presenti oggi sul mercato, quelle che offrono soluzioni più interessanti permettono di ottenere una qualità fotografica del decoro lavorando sulla diversa grana superficiale del cemento o attraverso il bassorilievo. La combinazione offerta dal sistema REICKLI e dal processo Vectogram, sviluppati e brevettati da P+P Holzbau GmbH, permette di realizzare delle immagini di qualità fotografica attraverso effetti di superficie che possono variare dai più fini a i più grossolani a seconda della definizione che si intende realizzare. L immagine viene impressa sulla superficie di cemento direttamente in opera, attraverso il sistema di matrici elastiche REICKLI, queste disegnano il cemento con linee anche molto sottili senza creare problemi di fratture o scollaggio al momento della rimozione. Vectogram, invece, è il sistema digitale che elabora i files di immagine in modo che possano essere riprodotti plasticamente sulle matrici elastiche. L immagine scelta viene dapprima convertita in una scala di 256 tipi di grigio dai quali poi si derivano le informazioni per la generazione di un file guida per le macchine CNC che creano il modello per la stampa delle matrici. Attraverso il processo digitale viene as- 8 is certainly not new in the field of architectural decoration, the introduction of digital technologies has brought this technology to never before seen levels of figurative precision and guaranteed results. There is a long tradition of working with different finishing patterns for cement. Using formworks that impress the desired decoration on the cement, with mechanical incisions, or using prefabricated panels in moulds with ornamental decorations. Among technologies available on today s market, some of the most interesting solutions achieve photographic quality on the decoration, working on cement s different surface grains or with bas-relief. The combination offered by the REICKLI system and the Vectogram process, developed and patented by P+P Holzbau GmbH, can make photo quality images with surface effects that vary between ultra precise to very loose, depending on the definition desired. The image is impressed on the cement surface directly on site, with the REICKLI flexible die system. These dies mark the cement with lines that may be very thin without creating problems in breaking or coming undone when they are removed. Vectogram is a digital system that processes image files so they can be reproduced on the flexible dies. The chosen image is first converted into a scale of 256 types of gray, from which the information is taken to generate a guide file for the CNC machines that create the model for molding the dies. Through the digital process, each gray tone is associated with a groove system Tecnica.indd :33:42

9 Tecnica Tecnologie digitali per il decoro in architetura sociata a ciascuna tonalità di grigio un sistema di scanalature nel cemento più o meno spesse secondo il rapporto tra bianco e nero del punto di grigio in considerazione. Il gioco di ombre generato dalle scanalature e la diversa finitura del cemento consentono di visualizzare qualsiasi disegno, perfino riprodurre fotografie. Le applicazioni sono praticamente illimitate perché può essere utilizzato qualsiasi formato d immagine standard per la creazione dei file di scambio con le macchine CNC. Unico limite il formato delle matrici, che possono essere al massimo di 4,00x1,90 m ma frazionando l immagine in più parti è possibile decorare superfici di qualsiasi dimensione. La tecnologia Graphic Concrete, invece, riproduce utilizzando macchine a controllo numerico, qualsiasi texture o disegno su delle membrane impermeabili attraverso l impiego di un prodotto ritardante. Queste vengono poi applicate sul cemento ancora fresco che asciugandosi mantiene impresso il disegno grazie alle diverse grane superficiali generate dal ritardante. È possibile così incidere sul cemento qualsiasi disegno, scritta o decoro avendo anche la possibilità di utilizzare diverse tonalità di colore per il cemento e per gli inerti a vista. La tecnica Graphic Concrete, economica e di facile applicazione, è impiegata unicamente nel settore dei pannelli prefabbricati in quanto necessita di casseforme orizzontali per evitare che i prodotti ritardanti colino sul cemento, ciò nonostante offre un ampio raggio di personalizzazione del decoro. Dinamismi L apporto più innovativo delle tecnologie digitali all architettura risiede nella possibilità di gestire nel tempo l edificio modificandone l aspetto e quindi il decoro. La tendenza a considerare la pelle dell edificio quale interfaccia dinamica con l esterno ha portato allo sviluppo di sistemi di rivestimento meccanici in grado di modificarsi sulla base di diversi stimoli ambientali registrati da sensori quali il tempo, i flussi di utenza o piuttosto le esigenze climatiche dell edificio. Se in via sperimentale si assiste alla realizzazione di iposuperfici in grado di deformarsi plasticamente grazie a sistemi pneumatici gestiti da computer, attualmente i campi di maggior diffusione del decoro dinamico sono quelli legati all illuminazione ed al rivestimento degli edifici con schermi me- 10 BIX è un sistema integrato per la produzione di textures luminose e dinamiche su facciate di grandi dimensioni sviluppato da Realites: United Architects ed impiegato per la prima volta nella Kunsthaus di Graz progettata da Peter Cook Landesmuseum Joanneum, Graz 11 Il sistema consiste in una serie di tubi circolari fluorescenti integrati nel rivestimento della facciata est dell edificio realities:united, berlin 12 Dettaglio costruttivo che mostra il sistema di coll egamento delle lampade fluorescenti tra loro e con le lastre acriliche del rivestimento realities:united, Berlin 150 Technical Digital technologies for architectural decoration 10 in the cement of varying levels of thickness depending on the black and white ratio in the specific gray point. The effect of shadows generated by the grooves and the cement s different finishes makes it possible to make any design, even reproduce photographs. Its applications are virtually limitless because any standard image format can be used to make files that communicate with the CNC machines. The only limit is the size of the dies, which can be up to 4.00x1.90 m. However, by breaking the image up into several parts, surfaces of any size can be decorated. Graphic Concrete technology uses CNC machines to reproduce any pattern or design on impermeable membranes by using a retardant product. These membranes are then applied on cement that is still wet. As it dries, it keeps the design impressed because of the different surface grains created by the retardant. This makes it possible to cut any design, writing or decoration into the cement, with the option of using different color tones for the cement and for the exposed inert materials. The Graphic Concrete technology is inexpensive and easy to apply. It is used exclusively in the field of prefabricated panels, because horizontal formworks are needed to prevent the retardant products from sticking to the cement. Nonetheless, it provides a large range of decoration customization options. Dynamic qualities Digital technologies most innovative contribution to architecture is the ability to manage the building over time, changing its appearance and its decoration. The trend to consider the building s skin as a dynamic interface with the outside has led to developing systems of mechanical cladding that can be changed based on different environmental stimuli recorded by sensors, such as time, user flows or the building s climatic needs. While we see an experimental use of hyposurfaces that can be flexibly deformed through computer run pneumatic systems, the most 10 BIX is an integrated system for producing lighted and dynamic patterns on large façades, developed by Realites:United Architects and used for the first time in the Kunsthaus in Graz, designed by Peter Cook Landesmuseum Joanneum, Graz 11 The system consists of a series of fluorescent circular tubes integrated in the building s eastern façade cladding realities:united, Berlin 12 Construction detail showing the connection of the fluorescent lights to each other and with the cladding s acrylic slabs realities:united, Berlin Tecnica.indd :34:05

10 11 diatici. Oggi con la luce è possibile dare vita alle facciate di interi edifici costruendo textures dinamiche, una varietà di disegni, forme, immagini che possono essere proiettati con effetti stroboscopici, fatti ruotare, orientati, allineati, mossi o colorati. Le possibilità offerte dai nuovi apparecchi illuminanti sono praticamente infinite, unico limite è la luce solare. Limite ovviabile con tecnologie come quella dei LED, degli schermi LCD o a cristalli liquidi con le quali realizzare facciate multimediali le cui immagini, gestite da un programma computerizzato, sono visibili anche a grande distanza. Un sistema integrato per la produzione di textures luminose e dinamiche su facciate di grandi dimensioni è quello denominato BIX, sviluppato da Realites:United Architects per la Kunsthaus di Graz progettata da Peter Cook. Esso consiste in una serie di tubi circolari fluorescenti, comuni lampade da 40 w, integrati in un intercapedine nel rivestimento dell edificio. Grazie all impiego di un elaboratore centralizzato ciascuna lampada può essere regolata di intensità autonomamente funzionando come un pixel. Con i suoi 930 dischi luminosi su una superficie lunga circa 40 m e alta 30, la facciata ovest dell edificio agisce come un megaschermo in bianco e nero a bassa risoluzione proiettando sequenze di immagini o flussi di testo. L aspetto più interessante di questa tipologia di decoro mediatico risiede nei bassi costi di installazione e mantenimento: utilizzando i convenzionali schermi di grande formato, con lo stesso budget della Kunsthaus sarebbe stato possibile coprire un area cento volte più piccola. 12 common areas in dynamic decoration currently pertain to lighting and cladding buildings with media screens. Light can now create façades of entire buildings, forming dynamic patterns, a variety of designs, forms and images that can be projected with stroboscopic effects and made to turn, shift, line up, move or color. The options offered by new lighting devices are virtually endless. The only limitation is sunlight. This limit can be obviated with technologies such as LED lights, LCD or liquid crystal screens with which multi-media facades can be made and whose images, run by a computerized program, are still visible from afar. BIX, developed by Realites:United Architects for Kunsthaus in Graz, designed by Peter Cook, is an integrated system for producing lighted and dynamic patterns on large façades. It is made of a series of fluorescent circular tubes and regular 40 w light bulbs set in an air space in the building s cladding. The use of a centralized processor means that each lamp s intensity can be regulated independently, serving as a pixel. The building s west façade, with its 930 lighted disks on an approximately 40 m long and 30 m high surface, serves as a low resolution, black and white jumbo screen, projecting sequences of images and running text. One of the most attractive aspects of this kind of media decoration is in the low costs of installation and maintenance. Using conventional large screens, an area a hundred times smaller would have been covered with the Kunsthouse s budget Tecnica.indd :34:08

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