Glina je materijal koji je milenijumima služio kao primarno sredstvo u oblikovanju ljudskog života. Dok je s jedne strane glina koriÅ”Äena za izradu posuÄa, poput grnÄarije, drugi pristupi su se okrenuli ka dobijanju opeke u vidu keramiÄkih elemenata.
Ovi i mnogi drugi pristupi obrade gline odreÄeni su njenim mehaniÄkim svojstvima, meÄu kojima su dva najbitnija ā plastiÄnost dok je glina vlažna i ÄvrstoÄa gline prilikom suÅ”enja ili peÄenja. Ova svojstva, kao i Äinjenica da je glina najrasprostranjenija sedimentna stena, uslovili su njenu automatizovanu obradu kroz industrijsku proizvodnju specifiÄnih proizvoda, ukljuÄujuÄi keramiÄke i porcelanske ploÄe. Ponuda keramiÄkih ploÄa obimna je i stabilna, ali masovna produkcija istovetnih elemenata ne omoguÄava dovoljnu prilagodljivost u dizajniranju unikatnih zidova i fasada objekata. Oblikovne moguÄnosti gline ostaju neiskoriÅ”Äene ispred ustaljene prakse proizvodnje ravanskih elemenata.
MeÄutim, u prethodnoj deceniji smo postali svedoci novog pokreta u arhitekturi koji na adekvatan naÄin spaja tradicionalne pristupe obrade gline i savremene alate koji omoguÄavaju preciznost u izvoÄenju i moguÄnost brzih iteracija u dizajnu. Ovakav pokret naziva se Digitalna keramika, a kako ga Dženi Sabin (Jenny E. Sabin) definiÅ”e ā Digitalna keramika podrazumeva upotrebu tehnika algoritamskog projektovanja za digitalnu fabrikaciju i produkciju keramiÄkih komponenti.
foto: freepik.com
Fabrikovanje elemenata digitalne keramike obiÄno ukljuÄuje primenu ekstrudera i tehnike 3D Å”tampe kako bi se stvorili zanimljivi oblici. Naglasak se stavlja na pomeranje granica izmeÄu poznatog i nepoznatog, ispitivanje razliÄitih formi i istraživanje ploÄa za primenu u arhitekturi. Iako ovakav pristup deluje kao idealno spajanje tradicionalnog materijala i savremenih alata, izazov se javlja u povezivanju ovakvog pristupa s procesom industrijalizacije ili barem masovne proizvodnje prilagodljivih i svrsishodnih elemenata. Glavni problemi proizlaze iz vidljivih tragova Å”tampe, dugog perioda izrade i nemoguÄnosti efikasne masovne reprodukcije, zbog prirode procesa 3D Å”tampe.
Iz tog razloga, istraživaÄi u okviru Centra za digitalni dizajn osmislili su novi pristup koji potencijalno može da reÅ”i sve prethodne probleme. U narednom tekstu prikazan je rezultat razvijen u okviru Erasmus+ projekta Triplex Confinium*, a koji je raÄen u saradnji sa Terra ateljeom. U ovom pristupu, koji se oslanja na algoritamsko projektovanje, ukljuÄujuÄi digitalne alate za dizajn, koristi se industrijska robotika za fabrikaciju kalupa u koje se utiskuje glina.
Kalup se izraÄuje od ekstrudiranog polistirena, a oblikuje robotskom obradom primenom zagrejane žice. Ovako kreiran kalup je dovoljno Ävrst da može izdržati mnoÅ”tvo utiskivanja za kratko vreme, a izrada ne zahteva puno vremena. Dodatno, digitalni alati za oblikovanje panela omoguÄavaju automatizovan i brz proces dobijanja razliÄitih varijacija. Uzorak glinenog panela nakon utiskivanja u ovakav kalup ostavlja glatku zavrÅ”nu obradu povrÅ”ine. Ovakvom integracijom digitalnih tehnologija sa analognim naÄinima obrade gline reÅ”avaju se problemi koji postoje u oblasti Digitalne keramike, otvarajuÄi nove oblikovne i produkcijske moguÄnosti.
skica: Centar za digitalni dizajn
Ovaj pristup obiÄno poÄinje odabirom skupa krivih, koje služe kao putanje za isecanje delova kalupa. Nakon toga se bira monohromatska slika, odnosno slika koja se sastoji od nijansi sive boje, od crne do bele. Monohromatska slika i skup krivih mogu biti usaglaÅ”eni tako Å”to krive prate granice kontrastnih elemenata slike, odnosno postepen prelaz izmeÄu boja. TakoÄe, intenzitet piksela slike može modifikovati krive dodatno, pomerajuÄi njihove delove vertikalno gore ili dole. Nakon toga, kroz date krive postavlja se predviÄena orijentacija oblika zagrejane žice, kako bi se isekli zahvaÄeni delovi i simulirao finalni izgled panela. Na taj naÄin, skup krivih i monohromatska slika interpretiraju ispupÄenja, udubljenja, odnosno reljefe na datoj ploÄi.
Sa uvidom u željeni izgled ploÄe, prelazi se na pripremu panela za fabrikaciju. Prvi korak u toj proceduri predstavlja simuliranje kretanja robota duž zadatih putanja s modelom zagrejane žice, kako bi se proverila moguÄnost izrade datog elementa. U zavisnosti od veliÄine radnog prostora robota, kao i pozicije i orijentacije alata, veliÄina panela mora biti prilagoÄena, Å”to se primenom digitalnih alata može efikasno integrisati kao projektantski kriterijum. Nakon Å”to se proveri izvodljivost seÄenja u simulaciji, isto se sprovodi i u stvarnim uslovima sa sliÄnom postavkom panela, alata i robota. IseÄeni element se oiviÄava vertikalnim drvenim daÅ”Äicama kako bi se stvorio kalup. Nakon toga, uzorci dobro hidrirane gline se izvlaÄe kroz presu do željene debljine i utiskuju u kalup dok se ne postigne ujednaÄena debljina nereljefnog dela panela. Ovaj naÄin utiskivanja omoguÄava kasnije adekvatno uklapanje reljefnih detalja i njihovo nadovezivanje u ujednaÄenu reljefnu strukturu.
foto: Centar za digitalni dizajn
Prilikom procesa izvlaÄenja panela iz kalupa, moguÄe je da krajnji oblik ne odgovara onome koji je predviÄen softverom zbog zadržavanja dela materijala u kalupu. Ova pojava je posebno vidljiva u veoma uskim udubljenjima, uslovljena pojavom ākontrakonusaā u kalupu. To se odnosi na krivljenje polistirena prilikom isecanja zagrejanom žicom, Å”to stvara prepreku prilikom izvlaÄenja. Stoga, pažljivo rukovanje panelom, kao i adekvatna priprema gline, moraju se uzeti u obzir kako bi procedura bila uspeÅ”na. Na kraju, elementi se ostavljaju u kontrolisanim uslovima vlage i temperature tokom perioda od nedelju dana kako bi ispario viÅ”ak vode iz panela. Prevelika vlaga može uzrokovati eksploziju prilikom procesa peÄenja zbog nagomilavanja vodene pare koja pokuÅ”ava da ispari izvan elementa.
foto: Centar za digitalni dizajn
Posle odgovarajuÄeg perioda suÅ”enja, paneli se postavljaju u peÄ gde se temperatura polako poveÄava do 980Ā°C tokom perioda od 24 sata, kako bi se izbegao termalni Å”ok. Ista procedura postepenog smanjenja temperature prisutna je nakon toga, rezultirajuÄi keramiÄkim elementom koji dokazuje moguÄnost integracije digitalnih alata i fabrikacije za postizanje razliÄitih varijacija oblika. Primenom razliÄitih skupova krivih u odnosu na identiÄnu monohromatsku sliku, mogu se dobiti zanimljivi oblici reljefnih panela koji, kada su spojeni zajedno, Äine jedinstveni motiv fasade objekta. U okviru datog istraživanja izraÄen je uzorak od Å”est panela koji se spajaju kako bi formirali prepoznatljivu sliku uz minimalna odstupanja, proistekla iz ruÄnog procesa utiskivanja, izvlaÄenja i peÄenja. Ovakva interpretacija oblasti Digitalne keramike otvara novi svet oblikovnih moguÄnosti panela za primenu na fasadama objekta. Osim estetskog faktora, ova procedura ima brojne druge prednosti. Integracijom digitalnih alata, moguÄe je istraživati razliÄite oblike i analizirati njihove performanse u odnosu na željene kriterijume.
foto: Centar za digitalni dizajn
Jedan od kriterijuma koji je danas izuzetno važan jeste energetska efikasnost zgrada, odnosno termalni komfor korisnika u zgradama. Oblikovanje panela specifiÄnim Å”ablonom ispupÄenja i udubljenja može omoguÄiti samozasenÄenje panela tokom leta i veÄu izloženost suncu zimi, optimalno rasporeÄujuÄi energiju tokom perioda ekstremnih temperatura. TakoÄe, oblikovanje može da se unapredi kako bi olakÅ”alo spajanje elemenata na fasadi uz minimalni utroÅ”ak spojnih sredstava, poput maltera ili lepka. Na kraju, svojstva primene slika u procesu dizajna mogu se iskoristiti za stvaranje reklame na objektima, koja se menja u odnosu na poziciju sunca tokom dana.
foto: Centar za digitalni dizajn
ViÅ”e istraživanja je potrebno u ovoj oblasti kako bi svaki od ovih aspekata bio ispitan na pravi naÄin i primenjen u praksi. Otvorenost biroa i proizvodnih pogona da isprobaju inovativne metode izrade ovakvih keramiÄkih panela je neophodna. MoguÄnost testiranja na projektima malih razmera omoguÄila bi uvid u eventualne nedostatke ovakve procedure, ÄuvajuÄi tradiciju primene gline kao gradivnog materijala. U svojim razgovorima sa studentima, poznati arhitekta Le Korbizje je istakao važnost tradicije, govoreÄi ā tradicija je neprekinut niz svih noviteta i stoga najpouzdaniji vodiÄ ka buduÄnosti. Implementacija ovakvih panela može biti jedna vrsta interpretacije takve misli.
FAKULTET TEHNIÄKIH NAUKA, Univerzitet u Novom Sadu
Departman za arhitekturu – Centar za digitalni dizajn
Autori teksta: dr Marko JovanoviÄ, Marko VuÄiÄ, dr Vesna StojakoviÄ i dr Bojan TepavÄeviÄ
Saradnici: Ivana Vrtunski, Lidija GigoviÄ i Jelena PepiÄ