8/15/2019 Procesos CAD CAM

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Composiciones Plegadas (propiedades materiales)

El espacio plegado de volúmenes de sección variable propone el desarrollo de

estructuras flexibles que van desde los cerramientos apoyados en nervaduras y

estructuras geodésicas a diferentes pieles estructurales como ser: láminas de hormigón

armado; sistemas prefabricados; semifabricados colaborantes y encofrados

neumáticos. La base estructural de estas formas ha definido en la práctica dos modelos

estratégicos de construcción: la primera está basada en el apoyo de los cerramientos

sobre nervaduras como si fueran huesos estructurales y piel independiente (pabellónH2O-NOX, mercado SantaCaterina-EMBT, Kunsthaus Graz-Peter Cook) y en la segunda

se aprovecha la rigidez estructural de las superficies envolventes como una

construcción en dónde las piezas mismas (componentes) son estructurales (pabellón

 japonés Expo 2000-Sigeru Ban). El desarrollo de polímeros, resinas de poliéster y de

epoxi o PMMA (metacrilato) permiten gran ligereza, flexibilidad y adaptación geométrica

por moldeado. Las máquinas de control numérico (CNC), ampliamente utilizadas en

diseño industrial e ingeniería, se incorporan lentamente a la arquitectura prometiendo

una fabricación sin intermediarios al ejecutar el corte de cada pieza estructural desde el

ordenador con márgenes mecanizados previstos para el ensamble y montaje final. Las

composiciones plegadas en arquitectura han sido inspiradoras en el trabajo creativo,

pero se han enfrentado largamente al dilema del cambio de escala entre la ideación y

la construcción al revelar limitaciones de magnitud, materialidad y restricciones

constructivas que condicionan los modelos ejecutados. Aún así, la expresión material

de estas configuraciones establece una importante vinculación entre la

conceptualización formal, la operación geométrica digital, su elaboración material y

revisión sensible, de manera análoga al proceso de diseño utilizado.

 Vincular los procesos CAD/CAM y las propiedades materiales que surgen de las

composiciones plegadas en Arquitectura mediante las técnicas de diseño paramétrico,

nos posibilita repensar con creatividad algunos procesos de fabricación y construcción

disponibles en los medios locales en Latinoamérica, a traves de una vinculación

matemática y operativa entre condiciones productivas y perceptuales. La

caracterización conceptual y operativa de las composiciones plegadas, con nuevas

tecnologías de trabajo, potencian sus valores. Sin embargo reflejan así mismo la

disparidad con los procedimientos tradicionales de diseño y construcción, en la

representación cartesiana y en la ejecución con tecnologías pre-industriales

(mamposterías) que han predominado en siglos en el quehacer profesional y educativo.

Esta ampliación y potencialidad de capacidades proyectuales y constructivas requiere

una actitud de desarrollo cultural, y posibilita una nueva vivencia arquitectónica, con la

fluidez del acontecer y la sujeción de formas continuas y geometrías delicadamente

intrincadas.

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Geometrías Paramétricas y Fabricación Digital

El Diseño Paramétrico introduce la geometría desde una visión

matemática-algorítmica. Propone la generación de geometría a partir de

la definición de una familia de parámetros iniciales y la programación de

relaciones formales entre ellos. En estos procesos de diseño, la utilización

de algoritmos y recursos computacionales avanzados no se utilizan

simplemente para representar formas y controlar geometrías complejas,

sino fundamentalmente para crear posibilidades proyectuales dinámicas y variables. No produce una única solución, sino una familia de posibles

soluciones. A través de variables y algoritmos construye un árbol de

relaciones matemáticas y geométricas calculando el rango de las

posibles soluciones que la variabilidad de los parámetros y componentes

iniciales elegidos lo permitan.

La incorporación estratégica del cálculo matemático en las definiciones

espaciales y geométricas basadas en el Modelado Paramétrico, ha sido

determinante para la configuración espacial y morfológica de los

proyectos arquitectónicos experimentales contemporáneos. Una

manipulación geométrica generalizada de superficies NURBS,

polisuperficies isomórficas, hipersuperficies, algoritmos genéticos, han

concentrado los esfuerzos ya no solo por concebir y controlar estasespacialidades sino por avanzar sobre una construcción coherente y con

criterios racionalizados de las mismas. La ancestral inercia de la materia

arquitectónica y la incapacidad de los materiales tradicionalmente

empleados en construcción para asumir y manifestar las exigencias que

plantean estas búsquedas espaciales, aparece como uno de los desafíos

de la convivencia de estas tecnologías de simulación e ideación post-

mecánicas con las tecnologías constructivas industriales y pre-

industriales heredadas. Es así como las nuevas producciones

arquitectónicas se enfrentan al desafío de acompañar la complejidad de

estos proyectos, integrando técnicas y procedimientos de fabricación

digital CAD/CAM para evitar que lo complejo sea solo la geometría

resultante y no la ejecución de la misma.

Las tecnologías de fabricación digital se clasifican según los

procedimientos empleados sobre las propiedades físicas y/o químicas de

los materiales utilizados: Procedimientos Generativos; Substractivos;

 Transformativos y de Unión de Componentes. En los sistemas CAD/CAM

de procedimientos Generativos (pre-forma) los componentes están

fabricados a partir de material amorfo (pequeñas partículas). Procesos

químicos y físicos crean cuerpos sólidos con las cualidades materiales del

producto a partir de bases de materias amorfas tales como líquidos,

polvos, gases, fibras o virutas. Ej.: CNC para elementos prefabricados de

hormigón; Robot-aided para montaje de elementos individuales e

Impresoras 3D de gran escala. Los Procedimientos Substractivos se

caracterizan por romper la cohesión material de la parte componente enel punto en que se procesa. Las partículas se separan de la materia

prima reduciendo el volumen final de la pieza de construcción. Se

diferencian entre procedimientos de corte, mecanizado y eliminación. Ej.

CNC laser cutting/CNC jet cutting/CNC hot wire cutting/CNC milling/ 

Jointed-arm robotics. Los Procedimientos de Transformación conservan

la cohesión del material y generan partes componentes a través de una

alteración formal duradera de las piezas originales permitiendo la

optimización de su condición inicial (mejora de rigidez o adaptación a una

geometría deseada sin variar el volúmen del mismo). Se pueden distinguir

entre procesos de conformado fríos o calientes. Ej. CNC bending edges/ 

CNC punching and nibbling/Pressure forming.

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2010/2012. Postdoctorado FONDECYT Nº 3110025 (CONICYT-Chile). Composiciones Plegadas. Propiedades espaciales y materiales (envolventes ycomponentes). M. Chiarella; R. Garcia Alvarado. SIGraDi2012. Fortaleza, Brasil. Colaboradores: Grupo URDIR.LAB: Arq. Martin Veizaga, Arq.Luciana Gronda, Arq. Matías Dalla Costa (FADU-UNL); Doctorando Arq. Luis García (UBB; ETSAB-UPC). Profesores: Flavio Celis (UAH-España),Giuseppe Amoruso (POLIMI-Italia), Luis Felipe González y Pablo Silva (UTFSM-Chile). Alumnos: Braulio Gatica Y Alexis Salinas (FACyD-UBB).Becarios, ayudantes y alumnos de: CAI+D09-Chiarella 12/A002-PACT: Nuevas Tecnologías. Diseño, Proyectación y Cultura Virtual (CID-FADU),Maestría en Arquitectura (RI.LAB), URDIR.LAB, TGD (Taller de Gráfica Digital) FADU-UNL, Santa Fe, Argentina. TME 030 (Taller de Modelado

Espacial) UTFSM, Valparaiso-Chile. MADPRO (Magíster en Didáctica Proyectual) FACyD-UBB, Concepción-Chile.

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COMPOSICIONES PLEGADAS (componentes)DISEÑO PARAMÉTRICO + UNFOLDING + PROTOTIPADO RÁPIDO

Objetivos Generales:

! REFLEXIONAR sobre las implicaciones conceptuales y técnicas de los procesos

CAD/CAM en la ideación Arquitectónica a través de un ejercicio práctico de

distribución geométrica de componentes en espacios y superficies complejas.

!EXPLORAR las vinculaciones constructivas-geométricas por sistemas de montaje

que surgen de una exploración basada en la aplicación de Diseño Paramétrico y

Prototipado Rápido como simulación de procesos CAD/CAM.

! PROPONER soluciones tecnológicas por componentes plegados para cubrir la

envolvente espacial desarrollada en la etapa anterior, utilizando procesos de

fabricación y construcción disponibles localmente (aprovechando

potencialidades de la vinculación matemática y operativa entre condiciones

productivas y perceptuales).1

Consigna Ejercicio B (Propiedades Materiales): 

a)  Distribuir componentes sobre la envolvente plegada propuesta en la Etapa A (através de fórmulas paramétricas ya desarrolladas) a fin de encontrar una solución

tecnológica posible con máquinas de fabricación digital disponibles localmente.

b)  Construir una maqueta parcial o total de estudio (a definir en clase por grupo)

escala 1:10, que verifique la solución tecnológica por componentes plegados

propuesta.

c)  Comunicar  a través de una presentación powerpoint (2-5 slides), las

características de la propuesta tecnológica elaborada conjuntamente a los

procesos de generación experimentados (capturar imágenes de pantalla del

proceso, anexando el registro gráfico fotográfico de la maqueta de estudio

desarrollada).

 

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Bibliografía General

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fabricación digital en la enseñanza de la arquitectura. arquiteturarevista - Vol. 5, n° 2:122-136. Sao Leopoldo. BrasilGARCÍA ALVARADO, R; LYON, A. 2011. Interlocking, Ribbing & Folding: Explorations in Parametric Constructions, NexusNetwork Journal –Vol.13,No. 1, 2011 pp. 221-234HAUSCHILD, M.; KARZEL, R. 2011. Practice. Digital Processes: Planning, Designing, Production. Birkhäuser. BaselIWAMOTO, L. 2009. Digital Fabrications: Architectural and Material Techniques (Architecture Briefs). Princeton Archit. Press.KOHLER, M; GRAMAZIO, F. Digital Materiality in Architecture. Lars Müller Publishers. 2008KOLAREVIC, B, MALKAWI, A. 2005. Performative Architecture: Beyond Instrumentality”. 2005. UK, NY.KOLAREVIC, B; KLINGER, K. 2008. Manufacturing Material Effects: Rethinking Design and Making in Architecture.LABARCA, C. 2008. MARQ 04. Fabricación y Tecnología Digital. Programa de Magister en Arquitectura. Facultad de

 Arquitectura, Diseño y Estudios Urbanos. Pontificia Universidad Católica de Chile.SantiagoLEGENDRE, G. 2011. Mathematics of Space: Architectural Design. Vol 81, nº4. AD. Wiley MENGES, A. 2011. Computational Design Thinking: Computation Design Thinking. AD Reader. Wiley MEREDITH, M. 2008. From Control to Design. Parametric/Algorithmic Architecture. ACTAR. Barcelona.POTTMANN, H; ASPERL, A; HOFER, M; KILLAN, A. 2007. Architectural Geometry. Bentley Institute Press. 2007. Viena.SCHODEK, D. 2005. Digital Design and Manufacturing: CAD/CAM Applications in Architecture and Design. Wiley & Sons.

 TERZIDIS, K. 2006. Algorithmic Architecture. Architectural Press. Oxford.WESTON, R. 2003. Materials, forma and Architecture. Laurence King Publishing, London

1   Antecedentes:  CAI+D09 FADU/UNL: Experiencias didácticas de integración de los sistemas CAD/CAM a las prácticas proyectuales (Director: M. Chiarella)  2009. MDPI (Maestría en Procesos Innovativos: C.Naselli; I.Moisset de Espanes)/UCC. Workshop: Arquitectura y Proyecto Digital

R. García Alvarado (Cl); U. Bruscato (Br); M. Chiarella (Ar).2010. RILab. Laboratorio de Representación e Ideación. Maestría en Arquitectura. FADU/UNL

  2011. Universidad Técnica Federico Santa María. Arquitectura. Taller ARQ030 (Valparaiso, Chile)  2010/2012. Postdoctorado FONDECYT Nº 3110025 (CONICYT-Chile)