Progettazione computazionale e fabbricazione digitale – Saggio critico sull’innovazione tecnologica in architettura

L’EDILIZIA CHE VERRÀ

Tecnologia applicata all’architettura

Studente: Luca Ribaudo, s309945

Docenti: Guido Callegari Corso: Progetto di architettura off-site

Paolo Simeone A.A. 2022/2023

Collaboratore: Andres Calero

ABSTRACT ma non gli unici; infatti, il progettista rimane sem-

pre la figura principale, la mente del progetto. At-

L’obiettivo di questo saggio è quello di discute- traverso la computazione si unisce la creatività

re i cambiamenti che hanno interessato il mon- del progettista a degli algoritmi; questa operazio-

do della progettazione computazionale; inoltre, ne permette di tradurre un elemento complesso

vengono discusse le potenzialità e le criticità dei in una serie di elementi più semplici. L’utilizzo di

principali strumenti per la fabbricazione digitale dati parametrici permette di superare i limiti ge-

avanzata. La progettazione computazionale sta ometrici, generando infinite possibilità di forme.

trasformando il modo di approcciarsi alla proget- Correlata a questo discorso vi è la nascita di una

tazione e, di conseguenza, impatta fortemente serie di linguaggi e codificazioni, quali il “model-

sulle scelte di design. In questo saggio si vuole ling”, la stampa 3D o i sistemi di modellazione

quindi analizzare la “nuova industria” e indaga- parametrica, tra cui Grasshopper . Questi sistemi

re come sia possibile migliorare la qualità e l’e- 1

sono l’evoluzione del “Computer Aided Design” o

spressione di un prodotto attraverso l’uso di mac- meglio conosciuto come CAD , che letteralmente

chine controllate dai computer. Citando il testo 2

vuol dire “progettazione assistita dall’elaborato-

“Advanced Customization in Architectural Design re”. Lo sviluppo di questi sistemi è orientato verso

and Construction”, questo cambiamento può es- una logica di progettazione molto più complessa,

sere visto come: “la combinazione di una spinta dove la rappresentazione è sostituita dalla simu-

tecnologica, unita alla necessità di soddisfare le lazione e dalla generazione di sistemi integrati. A

richieste del mercato”. questo sistema si affianca quello CAM , il quale

3

permette di leggere i modelli CAD e di realizzar-

ne un prototipo. Si riesce quindi ad automatizza-

re il processo produttivo, riuscendo a controllarlo

INTRODUZIONE facilmente. Per far fronte all’aumento di comples-

L’evoluzione dei sistemi costruttivi è guidata dalla sità del panorama architettonico, il sistema CAD

necessità di assicurare edifici efficienti e in grado si è dovuto evolvere verso una logica di proget-

di rispondere ai bisogni degli utenti; gli obiettivi tazione più avanzata, dove la rappresentazione è

e gli interessi degli individui sono cambiati e con sostituita dalla simulazione attraverso la modella-

essi l’architettura. Nel corso degli ultimi anni la zione tridimensionale. Per fare ciò si deve quindi

rivoluzione digitale ha interessato anche il setto- combinare la progettazione tradizionale con la

re della progettazione assistita, la quale ha re- computazione. Nasce quindi un progetto interdi-

gistrato un forte impulso. Al giorno d’oggi si può sciplinare in grado di risolvere anche problemati-

prevedere una forte propensione all’innovazione che complesse, che apre la strada a nuove forme

tecnologica nell’architettura; ciò è possibile gra- di comunicazione. La progettazione computazio-

zie ai cambiamenti nel campo della progettazio- nale, in sostanza, è un sistema basato su lin-

ne computazionale e agli avanzati strumenti di guaggi di programmazione evoluti che spaziano

fabbricazione digitale. La tecnologia, inserita nel dalla gestione di Big Data alla generazione au-

sistema edilizio, ha mutato i processi costruttivi, tomatizzata di forme. Attraverso questo metodo

massimizzandone l’efficienza; grazie a questa di progettazione si sostituisce la tipica divisione

progettazione avanzata si esprime quindi un’in- tra il prodotto finale e il processo. L’uso di questi

dustria che può migliorarsi attraverso l’utilizzo di sistemi permette quindi l’introduzione di soluzio-

macchine controllate dai computer. Combinando ni architettoniche altamente specifiche, legate

l’uso della tecnologia alle esigenze del mercato alla possibilità di utilizzare macchinari a controllo

si riesce quindi ad introdurre la customizzazione digitale e la possibilità di modificare i modelli di

nell’ambito dell’architettura. produzione. Ciò permette anche di parlare di per-

Ma cosa si intende per progettazione computa- sonalizzazione avanzata, la quale è permessa ol-

zionale? Può essere definita come l’unione di tre che da questi sistemi, dall’avanzamento delle

due discipline: la progettazione e la computazio- industrie che integrano queste tecnologie grazie

ne. Lo sviluppo tecnologico e la diffusione digitale a ricercatori e professionisti.

sono stati i motori principali di questo sviluppo,

1 Grasshopper è un linguaggio e un ambiente di programmazione visuale che viene eseguito all’interno dell’ap-

plicazione di progettazione assistita da computer Rhinoceros 3D. Il programma è stato creato da David Rutten presso

Robert McNeel & Associates.

2 Con il termine CAD si indica il settore informatico volto all’uso di tecnologie (in particolare della com-

puter grafica) a supporto dell’attività di progettazione di manufatti sia virtuali che reali.

3 Con il termine “Computer Aided Manufactoring” si intende una categoria di software che, analizzando il mo-

dello virtuale (bidimensionale o tridimensionale), sono in grado di generare le istruzioni necessarie alle macchine a

controllo numerico computerizzato per poter operare. 2

LA FABBRICAZIONE DIGITALE puterizzato (CNC), il cui primo prototipo svilup-

pato dal MIT risale al 1952. È solo nel 1990 che

La prima rivoluzione industriale iniziò in Gran gli architetti hanno iniziato ad utilizzare i software

Bretagna alla fine del XVIII secolo e introdusse la CAD, utili per migliorare la precisione e per poter

meccanizzazione dell’industria tessile. La secon- espandere i limiti delle loro creazioni. Nel 1996

da rivoluzione industriale si è verificata all’inizio Streich pubblicò come coautore il libro “Compu-

del XX secolo con la catena di montaggio intro- ter-Aided Architectural Model Building”, nel qua-

dotta da Henry Ford. Oggi viviamo in un mondo le si descriveva l’uso della fabbricazione digitale

segnato dalla terza rivoluzione industriale, ca- nel processo di progettazione architettonica. Fu

ratterizzata dalla produzione a prezzi accessibili solo agli inizi degli anni 2000 che i progettisti ini-

e dalla connessione internet. Troxler, nel 2013 ziarono ad approfondire gli studi legati ai model-

scrisse: “gli strumenti digitali collegano la proget- li digitali, riuscendo a capire come le tecnologie

tazione e la produzione […]; il “designer - produt- CAD e CAM potevano supportare il processo

tore” sta avendo un ritorno” .

4 progettuale. Il primo architetto a sperimentare

La terza rivoluzione industriale è il periodo in cui un progetto “senza carta” è stato Frank Gehry;

si assiste alla diffusione dei dispositivi di fabbrica- nel 1992 progettò il padiglione a forma di pesce

zione digitale; l’architettura è una dei protagonisti situato sul lungomare di Barcellona. Per questo

di questa rivoluzione. La diffusione di nuovi siste- progetto è stato generato un modello digitale, uti-

mi produttivi, unita allo sviluppo di nuovi softwa- le ad eseguire le analisi strutturali; la produzione

re, consente di realizzare architetture prestazio- e l’assemblaggio dei vari componenti è stata di-

nali, oltre a ridefinire l’organizzazione del sistema retta totalmente sulla base del modello digitale.

industriale. Il concetto legato alla progettazione Dopo circa 70 anni dal primo prototipo di macchi-

computazionale è stato teorizzato per la prima ne CNC, le macchine per la fabbricazione digi-

volta nel 1977 da William Mitchell, il quale scris- tale si sono evolute notevolmente. Gli strumenti

se: “Interfacciando macchinari da produzione con moderni permettono di unire la progettazione e la

i sistemi di computer grafica è possibile sviluppa- fabbricazione, storicamente separate; inoltre, at-

re un impianto di progettazione molto sofistica- traverso l’uso dei computer, si può ricorrere all’u-

to” . Infatti, in questa prospettiva, è fondamentale

5 tilizzo di avanzati strumenti di simulazione.

l’evoluzione della progettazione digitale e, prime

fra tutte, le macchine a controllo numerico com-

4 Troxler P (2013) Making the 3rd industrial revolution. In: Walter-Herrmann J, Büching C (ed) FabLabs: Of ma-

chines, makers and inventors, Transcript Publishers, Bielefeld

5 Mitchell W J (1977) Computer-aided architectural design. Petrocelli/Charter, New York

Fig. 1, 2 - Modelli digitali de “El Peix” sviluppato da Gehry Associated, Barcellona 1992

Fig. 3, 4 - Un modello tridimensionale del progetto e il progetto realizzato 3

SISTEMI ADDUTTIVI E STAMPANTI 3D gico ha poi permesso l’utilizzo di altri materiali,

quali polveri a base di amido di gesso e mais,

Quando si parla di macchinari per la prototipazio- oppure metalli. Al giorno d’oggi si contano circa

ne si apre un grosso capitolo legato ai processi di cinquanta procedure diverse che si basano su di-

fabbricazione riassumibili in tre macrocategorie: i versi principi chimici e funzionali; inoltre, hanno

macchinari CNC, la Robotic Fabrication e l’Addi- poche limitazioni legate alle geometrie produtti-

tive Manufactoring. Questo saggio analizza l’ul- ve, alla complessità del modello e alla compo-

tima categoria, quella che comprende anche le sizione del materiale. La stampa 3D utilizza una

stampanti 3D. Il principio è quello dell’adduzione procedura additiva, nella quale il materiale viene

di materiale che avviene per strati; è il processo depositato per strati. Questo processo può es-

opposto a quello sottrattivo della fresatura. Nella sere sfruttato in due modi: il primo per produrre

prototipazione adduttiva, il modello digitale viene componenti che vengono poi assemblati; il se-

sezionato in molteplici strati e poi, una volta con- condo, per stampare elementi architettonici su

vertito in coordinate attraverso specifici software, larga scala. Quest’ultima presenta dei vantaggi,

viene inviato alla macchina che produrrà la stampa. quali l’eliminazione del costo della manodopera,

In seguito ad alcuni studi e a delle sperimenta- la velocità di produzione e la precisione nella re-

zioni, oggi si possono stampare materiali diversi alizzazione. La stampa 3D però presenta anche