Resumen de Impresión 3D en arcilla de columnas biorreceptivas texturizadas: Hacia una tecnología de construcción democrática, sostenible y emergente
- español
La impresión 3D de arcilla ha ido ganando cada vez más interés como material de construcción sostenible y ecológico con cualidades climáticas y económicas favorables:
además de aprovechar el avance de la cuarta revolución industrial en aplicaciones de fabricación digital y robótica en la industria de la construcción, especialmente con la impresión 3D de aplicaciones en la arquitectura a escala real. Sin embargo, los elevados costes de esta maquinaria utilizada para la impresión 3D de edificios a escala real in situ, y la dificultad de transportarlos y operarlos in situ, han restado viabilidad democrática a la adopción de la impresión 3D como tecnología constructiva, y han limitado su uso a sólo una élite que posee las capacidades financieras para proporcionar tales máquinas y sistemas operativos.
Por otro lado, el voluminoso monovolumen resultante (normalmente en forma de cabaña o iglú), resulta insuficiente desde el punto de vista de la programación arquitectónica funcional para aplicaciones de la vida real, que son más que un simple refugio, y carecen de toda posibilidad de complejidad formal o fractal, debido al factor de adhesión tiempomaterial de los ajustes de impresión. Además de su falta de integración con la biodiversidad, debido a sus superficies simples, lisas y unificadas, que son las compatibles con las máquinas de impresión a escala real, por sus boquillas de tamaño de pared gruesa, regidas por ajustes de impresión de coherencia del material, la adhesión de capas y la velocidad de impresión. A pesar de algunas afirmaciones de que la impresión 3D a escala real in situ puede ser una solución que salva vidas en situaciones emergentes como catástrofes naturales (por ejemplo, terremotos), hasta el momento no existe en el estado de la cuestión una comparación suficiente de la velocidad de construcción entre conjuntos prefabricados in situ y la impresión 3D a escala real in situ. Sin mencionar la falta de informes sobre los márgenes oportunos de fijación de estos materiales impresos en 3D y su resistencia a las condiciones climáticas (como la exposición al sol y la lluvia). Así como la falta de informes sobre el rendimiento mecánico y estructural de estos volúmenes impresos en 3D a escala real, y la dificultad para realizar las pruebas pertinentes. Así, debido a estas desventajas de la impresión 3D a escala real in situ, el autor aboga una vez más por la segmentación de las estructuras arquitectónicas monocasco mediante una impresión 3D factible y disponible, como bloques de construcción prefabricados que puedan producirse a escala masiva y ensamblarse in situ. En el presente trabajo, el autor se centrará en la complejidad y la fractalidad de la forma y superficie de dos diseños diferentes de columnas biorreceptivas que bajo su dirección se desarrollaron el año 2023 en el BioLab del iBAG-UIC Barcelona, dentro del Máster de Arquitectura Biodigital. El objetivo principal era diseñar y fabricar bloques de construcción de arcilla impresos en 3D para producir una columna biorreceptiva. El proceso de diseño incluyó dos cuestiones: el volumen principal de 20 x 20 x 20 cm3 , que se ensamblará con los otros bloques para componer la columna en varias orientaciones, y la textura de la superficie para proporcionar una dimensión fractal y complejidad a la forma. Además de proporcionar un nicho para albergar un cultivo mixto de algas. Se exhibirá aquí a su vez el proceso de optimización para la fabricación de cada diseño, a partir del análisis del diseño formal, de la textura de la superficie, y de las sesiones de impresión.
- English
Clay 3D printing has been gaining increasing interest as a sustainable and environmentally friendly building material with favourable climatic and economic qualities: as well as taking advantage of the advancement of the fourth industrial revolution in digital fabrication and robotics applications in the construction industry, especially with the 3D printing of full-scale architectural applications. However, the high costs of such machinery used for 3D printing of full-scale buildings on-site, and the difficulty of transporting and operating them on-site, have made the adoption of 3D printing as a construction technology democratically unfeasible, and limited its use to only an elite who possess the financial capabilities to provide such machines and operating systems. On the other hand, the resulting bulky monovolume (usually in the form of a hut or igloo) is insufficient from the point of view of functional architectural programming for real-life applications, which are more than just a shelter, and lack any possibility of formal or fractal complexity, due to the time-material adhesion factor of the print settings. In addition to their lack of integration with biodiversity, due to their simple, smooth and unified surfaces, which are those compatible with full-scale printing machines, by their thick-walled nozzle sizes, governed by print settings of material coherence, layer adhesion and print speed. Despite some claims that in-situ full-scale 3D printing can be a life-saving solution in emergent situations such as natural disasters (e.g. earthquakes), so far there is no sufficient comparison of the speed of construction between in-situ prefabricated assemblies and in-situ full-scale 3D printing in the state of the art. Not to mention the lack of reports on the appropriate fixing margins of these 3D printed materials and their resistance to climatic conditions (such as exposure to sun and rain). As well as the lack of reports on the mechanical and structural performance of these 3D printed volumes at full scale, and the difficulty in carrying out the relevant tests. Thus, due to these disadvantages of full-scale 3D printing in situ, the author once again advocates for the segmentation of monocoque architectural structures by feasible and available 3D printing as prefabricated building blocks that can be produced on a mass scale and assembled in situ. In this paper, the author will focus on the complexity and fractality of the shape and surface of two different bioresponsive column designs that were developed under his direction in 2023 at the BioLab of the iBAG-UIC Barcelona, within the Master in Biodigital Architecture. The main objective was to design and manufacture 3D printed clay building blocks to produce a bioresponsive column. The design process included two issues: the main volume of 20 x 20 x 20 cm3, which will be assembled with the other blocks to compose the column in various orientations, and the surface texture to provide a fractal dimension and complexity to the form. In addition to providing a niche to house a mixed culture of algae. The optimisation process for the fabrication of each design, based on the analysis of the formal design, the surface texture, and the printing sessions, will be exhibited here.
- português
A impressão 3D de argila vem ganhando cada vez mais interesse como um material de construção sustentável e ecológico com qualidades climáticas e econômicas favoráveis, além de aproveitar o avanço da quarta revolução industrial em aplicações de fabricação digital e robótica no setor de construção, especialmente com a impressão 3D de aplicações arquitetônicas em escala real. No entanto, os altos custos desse maquinário usado para a impressão 3D de edifícios em escala real no local e a dificuldade de transportá-lo e operá-lo no local tornaram a adoção da impressão 3D como uma tecnologia de construção democraticamente inviável e limitaram seu uso apenas a uma elite que possui os recursos financeiros para fornecer essas máquinas e sistemas operacionais. Por outro lado, o monovolume volumoso resultante (geralmente na forma de uma cabana ou iglu) é insuficiente do ponto de vista da programação arquitetônica funcional para aplicações na vida real, que são mais do que um simples abrigo, e não têm qualquer possibilidade de complexidade formal ou fractal, devido ao fator de adesão tempo-material das configurações de impressão. Além de sua falta de integração com a biodiversidade, devido a suas superfícies simples, lisas e unificadas, que são compatíveis com máquinas de impressão em escala real, por seus tamanhos de bocal de paredes grossas, regidos por configurações de impressão de coerência de material, adesão de camada e velocidade de impressão. Apesar de algumas alegações de que a impressão 3D em escala real in-situ pode ser uma solução para salvar vidas em situações emergenciais, como desastres naturais (por exemplo, terremotos), até o momento não há comparação suficiente da velocidade de construção entre montagens pré-fabricadas in-situ e impressão 3D em escala real in-situ no estado da arte. Isso sem mencionar a falta de relatórios sobre as margens de fixação apropriadas desses materiais impressos em 3D e sua resistência às condições climáticas (como exposição ao sol e à chuva). Assim como a falta de relatórios sobre o desempenho mecânico e estrutural desses volumes impressos em 3D em escala real e a dificuldade de realizar os testes pertinentes.
Portanto, devido a essas desvantagens da impressão 3D em escala real in situ, o autor mais uma vez defende a segmentação de estruturas arquitetônicas monocoque por meio da impressão 3D viável e disponível como blocos de construção pré-fabricados que podem ser produzidos em grande escala e montados in situ. Neste artigo, o autor se concentrará na complexidade e na fractalidade da forma e da superfície de dois projetos diferentes de colunas bio-responsivas que foram desenvolvidos sob sua direção em 2023 no BioLab do iBAG-UIC Barcelona, dentro do Mestrado em Arquitetura Biodigital. O objetivo principal era projetar e fabricar blocos de construção de argila impressos em 3D para produzir uma coluna bio-responsiva. O processo de design incluiu duas questões: o volume principal de 20 x 20 x 20 cm3, que será montado com os outros blocos para compor a coluna em várias orientações, e a textura da superfície para proporcionar uma dimensão fractal e complexidade à forma. Além de fornecer um nicho para abrigar uma cultura mista de algas. O processo de otimização para a fabricação de cada design, com base na análise do design formal, da textura da superfície e das sessões de impressão, será exibido aqui.
