Цифровое производство и биоматериалы в архитектуре: сочетание идентичности и технологий
Резные камни были первыми инструментами, которые гоминиды использовали для преобразования окружающей среды. Интересно представить, как со времен каменного века — периода, начавшегося примерно за 10 000 лет до нашей эры, — благодаря длительному эволюционному процессу человечества инструменты, которые мы использовали, превратились из простых камней в сложные роботизированные системы. Эти достижения представляют собой революцию в методах производства как на текущем промышленном уровне, так и в местном масштабе.
Такие технологии, как искусственный интеллект (ИИ) и системы цифрового производства, воспринимаются как угрозы, заменяющие рабочую силу, в зависимости от контекста. В Латинской Америке ручное производство является глубоко укоренившимся, специализированным и рентабельным в некоторых секторах, что делает цифровую замену менее актуальной. Напротив, биоматериалы, полученные из грибов или агроотходов, представляют собой экологически безопасные альтернативы строительству, способствуя устойчивости и экономике замкнутого цикла. Это стимулирует содержательные дискуссии о потенциале цифрового производства, требующие понимания местных ресурсов и проблем. Таким образом, он закладывает основу для биоматериалов, которые сохраняют идентичность, предлагая решения местных проблем.
Будь то органические или неорганические отходы, теперь они требуют внимания как незаменимый ресурс. Следовательно, такие инициативы, как «Мануфактура», объединяют цифровое производство и утилизацию отходов, открывая новые перспективы. Динора Мартинес Шульте, соучредитель этого проекта, рассказала нам о потенциале этих процессов и их применении в таком материале, как дерево, которое использовалось с тех пор, как наши предки начали формировать другие материалы с помощью камня.
Контекстуализация материалов и понимание их происхождения
Согласно исследованиям Мартинеса Шульте в Мексике, годовой объем производства древесины достигает примерно 8 млн м³. Из этого объема 70% приходится на лесопильное производство, которое производит около 2,8 млн м³ отходов, в основном опилок, щепы и коры. Хотя в настоящее время существуют способы обращения с древесными отходами, они зависят от химических процессов и топлива.
«The Wood Project / Un Proyecto de Madera» — это исследовательская инициатива, осуществляемая в сотрудничестве с La Metropolitana, местной мастерской, которая сочетает традиционные методы с технологиями в своих процессах производства мебели. Решая ежедневную проблему, проект перерабатывает опилки — обычно выбрасываемые — в сумме около 5-6 мешков, примерно по 40 кг каждый, образующихся ежедневно. Это не только уменьшает количество отходов, но и решает проблемы безопасности из-за воспламеняемости опилок и риска для дыхательных путей при переносе по воздуху.
Хотя эти древесные отходы сами по себе не сильно загрязняют окружающую среду, выбрасываемый объем действительно представляет собой значительный источник сырой древесины, а в регионах Мексики он имеет высокую экономическую и культурную ценность. В рамках этого проекта «Мануфактура» создала биокомпозит на основе остатков опилок дерева Цалам (Lysiloma latisiliquum). Этот вид произрастает и высоко ценится на юго-востоке Мексики, в районе майя, благодаря своему внешнему виду, высокой устойчивости и эстетическим характеристикам красноватого цвета и ярко выраженных прожилок.
Химия как часть производственного процесса
При производстве биокомпозитов Manufactura предлагает подход, который в первую очередь учитывает химический состав материалов. В своих первых проектах, связанных с яичной скорлупой, они подошли к материалу, рассматривая его как карбонат кальция и, как в случае с древесиной, как целлюлозу.
Проведя несколько экспериментов по созданию смеси на основе целлюлозы, они обнаружили, что опилки претерпевают изменения в своем физическом состоянии, связанные со связыванием и сушкой, в зависимости от машины, из которой они извлекаются. Кроме того, влага в биокомпозите способствовала росту грибков, поэтому они экспериментировали с известью и гипсом, чтобы нейтрализовать ее. Кроме того, после разработки нескольких прототипов они определили, что опилки от калибровочных станков и фрезерного станка с ЧПУ имеют оптимальные физические условия для процесса 3D-печати.
Химический состав лежит в основе всего. -Динора Мартинес Шульте
Переход от субтрактивного производственного процесса к аддитивному привел к поиску новых подходов. Для изготовления модульной плитки из биокомпозита необходимо было знать вес, плотность и содержание воды в каждом материале. Кроме того, в качестве матрицы использовались органические вяжущие, наряду с известью, которые после нескольких испытаний оказались более эффективными в предотвращении роста грибков.
В этом исследовательском процессе они работали в сотрудничестве с Лабораторией материалов и конструкционных систем UNAM, что обеспечивает научную перспективу проекта. Наконец, после многочисленных процессов и испытаний получается материал для литья в сочетании со связующим. Затем этот материал преобразуется в пластичное состояние с помощью экструдера, предназначенного для полужидких материалов, который устанавливается на роботизированной руке.
Неодерево и геометрия
В ходе испытаний Manufactura заметила, что изделия сохранили свойства используемых пород дерева. Первые изделия, изготовленные из сосновых отходов, были менее жесткими и светлее по цвету по сравнению с изделиями, изготовленными из цалама, который имел большую твердость и красноватый цвет. В обоих случаях эти качества были аналогичны свойствам древесины в ее исходном состоянии. Взаимодействие между смесью, техническими параметрами печати (скоростью экструзии и скоростью робота-манипулятора) и формой деталей привело к созданию трех решеток; 72 штуки, каждая размером 20 х 20 см. В результате трехнедельного процесса печати и сушки были получены воспроизводимые детали, которые можно было собрать для масштабирования. Мартинес Шульте подчеркивает необходимость учитывать такие переменные, как температура и влажность, которые влияют на печать материалов. Детали обычно сохнут в течение 5-7 дней.
Чтобы определить форму деталей, было создано несколько прототипов, начиная с базовых геометрических форм, таких как круги, квадраты и треугольники. Такой подход помог определить наиболее подходящую геометрию. Мартинес Шульте подчеркивает, что путем тестирования различных геометрических форм достигается лучшее понимание материала. В результате становится возможным определить размеры деталей, уменьшить расстояния и определить, где необходима схема заполнения.
Цифровое производство нелинейно, это бесконечный цикл. -Динора Мартинес Шульте
Таким образом, реализация этого проекта стала возможной благодаря синергии между вычислительным проектированием, преимуществами, предоставляемыми цифровым производством, инновациями в местном контексте и творческим подходом к преобразованию древесных отходов в новые материалы. Это также подчеркивает важность размышлений о биоматериалах и цифровом производстве как способе решения местных проблем и создания новых дискуссий, основанных на технических и эстетических качествах и применениях биокомпозитов. Будь то в профессиональной сфере через работу в мастерской или академическое сотрудничество с университетами, Мануфактура и Динора Мартинес Шульте предлагают изменить взгляд на то, что считается отходами.
Влияние цифрового производства и биоматериалов находит отражение в различных предложениях, появляющихся в глобальном масштабе, особенно в отношении потенциальных преимуществ и связанных с этим рисков. Одним из фактов является то, что эти типы материалов пробиваются, бросая вызов современному архитектурному производству, а также современным методам производства в пользу экономики замкнутого цикла. Как сказал Карлос Рауль Вильянуэва: «Архитектура — это преимущественно социальный акт, утилитарное искусство как проекция самой жизни, связанная с экономическими и социальными проблемами, а не только с эстетическими нормами…».
