Articolo NOVEDGE: Contorni apparenti, algoritmi digitali per la movimentazione delle superfici articolate.

Vi propongo un nuovo contributo al blog di NOVEDGE di cui qui trovate un estratto tradotto ed alcune immagini. CLICCA QUI PER L'ARTICOLO ORIGINALE

Per superfici articolate si intende quella categoria di superfici che nascono nel piano ed opportunamente piegate costruiranno dei pattern formati da facce tutte uguali o uguali a gruppi. Pensando di sostituire alle pieghe le cerniere introduciamo nel sistema il movimento, dando vita ad articolazioni che permettono a questa nuova entità di assumere diverse conformazioni nello spazio.

Le ordinarie procedure di tassellazione delle superfici complesse partono dalla forma ideata per arrivare ad una tassellazione più o meno fitta di elementi piani tutti diversi tra loro. Il processo di fabbricazione di queste superfici, pure se tecnologicamente e tecnicamente molto preciso, non si discosta molto da un processo di natura artigianale e la grande massa di elementi tutti diversi inevitabilmente propongono realizzazioni economiche molto dispendiose. L’aspetto originale proposte delle superfici articolate è disegnare una tassellazione regolare nel piano, creando facce a quattro o tre lati che ruotando sulle cerniere di contatto si articolano nello spazio creando forme complesse dal profilo mutevole. 

La conformazione totale è determinata dal movimento dei singoli tasselli intorno alla piega; quest’ultima non è altro che una porzione di retta intorno alla quale avvengono operazioni di rotazione delle facce a lei connessa. Operazione che trova una semplice risoluzione in condizioni di stasi, ma dobbiamo immaginare che i punti appartenenti alla cerniera non hanno coordinate fisse ma variano durante il movimento delle articolazioni, da qui la necessità di approfondire alcuni temi della rappresentazione digitale in grado di risolvere creativamente le diverse condizioni. 

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Folding Surface - La piega neutra

La geometria del tassello influenza in maniera sostanziale la mobilità della struttura e le possibili sue configurazioni spaziali. Come abbiamo detto il tassello quadrilatero vincola la direzione di movimento, se due vertici omologhi rispetto alla cerniera si avvicinano tutta la struttura si riduce, se si allontanano tutta la struttura si distende. Se però dividiamo ogni tassello in due triangoli e costruiamo una ulteriore piega che collega il vertice monte con il vertice valle, ecco che l’intera struttura può ubbidire a volontà diverse di movimento e, in alcuni casi, anche localmente diverse. I tasselli possono ruotare attorno al vertice comune disponendosi in nuove configurazioni. Il movimento scelto per un modulo si riverbera ai moduli contigui e la nuova spinta, generata in uno specifico luogo, si attenua sempre più allontanandosi dall’epicentro del moto.

Queste ulteriori pieghe, non hanno una specifica connotazione di verso, sono neutre, possono muoversi verso l’alto e verso il basso a secondo della spinta di moto proposta. È qui ripo

rtato il modello di un modulo minimo di tasselli quadrilateri (fig. 01).

Se avviciniamo i due vertici A e B i due tasselli ruotano attorno alla piega a. La rigidità del tassello fa si che anche gli latri due vertici C e D subiscono il medesimo movimento. C e D appartengono anche ai tasselli successivi che sono obbligati nel movimento a ruotare attorno alla cerniera b. Il movimento imposto ai due primi vertici A e B ha determinano il movimento dell’intera struttura.

Se immaginiamo questo modulo come parte di una tassellazione di più moduli, ci rendiamo conto che l’azione proposta si ripercuote determinando i medesimi movimenti per tutta la superficie piegata.

Nel secondo modello (fig. 02), il modulo di base, proposto dai quattro quadrilateri, è stato ulteriormente suddiviso dalla nuova famiglia di pieghe neutre c. Parte dei tasselli non hanno cambiato la loro originaria posizione mentre altri si sono mossi, spinti da forze diverse applicate ai due vertici A e B. Questi si sono diversamente spostati e i tasselli contigui hanno differentemente reagito interagendo con gli altri tasselli attraverso le comuni cerniere. In questo specifico caso le pieghe neutre c si comportano tutte come pieghe monte.

I vertici si spostano ruotando attorno al punto comune V, i tasselli si distribuiscono ed assecondando i propri movimenti con i tasselli successivi. In questo caso, le pieghe neutre c sono tutte monte tranne la piega c1 che è valle. Queste due immagini devono essere intese come due momenti, due fotogrammi, di un unico e continuo movimento imposto al modulo.

Nelle immagini proposte possiamo vedere configurazioni determinata dal movimento casuale di alcuni tasselli e dal conseguente nuova distribuzione dei contigui. È sempre da intendere la rappresentazione del modello come l’immagine di uno specifico momento del movimento della superficie piegata.

Estratto dal libro - ARCHITETTURA DELLE SUPERFICI PIEGATE - le geometrie che muovono gli origami  http://mcarchitetture.blogspot.it/2014/01/book-architettura-delle-superfici.html di A. Casale, G. M. Valenti, M. Calvano.

Superfici Articolate - Folding Surface

Oggi siamo partecipi di una nuova trasformazione. Il progetto è il risultato di un nuovo modo di generare forme. Una trasformazione che già sta caratterizzando la collettività. E la realtà contemporanea indica temi che propongono un’inevitabile indagine critica: da una parte la forma ha assunto una evidente complicazione costruttiva contraddittoria rispetto alla libertà proposta dal modellatore informatico; dall’altra la forma non può più essere intesa solo come cosa statica, ma deve diventare dinamica che possa modificarsi per rispondere alle mutevoli funzioni che si vuole per l’oggetto d’architettura e di design. 

Due strade che spesso e inevitabilmente trovano nuove e interessanti interconnessioni. Se la prima vuole rispondere alla domanda se sia possibile realizzare la forma libera attraverso soluzioni realizzative semplici ed economicamente vantaggiose. Ed ecco che alcune soluzioni come la scelta di appropriate discretizzazioni della superfici permettono di realizzare oggetti di facile costruzione non penalizzando la forma ma esaltandone e caratterizzandone il segno espressivo. La seconda si occupa del movimento, studia la superficie applicando su di essa delle opportune pieghe e questa si dimostra capace di raggiungere nel muoversi preordinate configurazioni spaziali. Inoltre, le sperimentazioni hanno dimostrato come specifiche tassellazioni possano determinare nello spazio configurazioni diverse ubbidendo ad input funzionali e formali diversi. 

Lo stesso meccanismo e la forza che genera movimento, possono essere indirizzati per far muovere parti di esso che a loro volta sono dottati di forma, creando così configurazioni spaziali che trovano nella nuova condizione generata dal movimento uno specifico significato espressivo e funzionale.

Se il disegno è lo strumento con cui è possibile descrivere l’oggetto tridimensionale e statico riducendolo nelle due dimensioni, l’informatica nodale, la parametrizzazione, riesce a ridurre in una nuovo modello rappresentativo la complessità che si genera dallo studio della forma nel suo muoversi nel tempo, riproponendosi non solo come modello progettuale analitico e critico ma come attivo e partecipe strumento creativo di progettazione. 

Ecco che il design e l'architettura, tramite il nuovo rapporto con l'informatica, ritrovano le antiche corrispondenze concettuali e progettuali. L'architettura diventa design e il design muta in architettura. E l'oggetto diventa mutevole e mutante, è pensato per modificare la propria conformazione così da potersi adattarsi, in “tempo reale”, alle nuove esigenze dell’utente e della collettività che lo vive.

(dalla comunicazione tenuta al Politecnico il 19|03|2014 di Casale Valenti Calvano)

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B-Pavilion: dalla razionalità alla complessità

La struttura, che può sembrare del tutto gestuale, è il risultato dell'incontro e della gestione di varie tecniche  che disegnano i modelli a partire da presupposti diversi.

La piattaforma principale è Rhinoceros, nel quale la prima operazione è stata la costruzione topologica della forma attraverso una rudimentale modellazione numerica. Partire da questa significa avere un totale controllo della struttura che sottende la forma, dando delle basi forti alle future trasformazioni. Il modello rigido che scaturisce può essere ammorbidito attraverso la suddivisione dei poligoni pensando ad una tassellazione triangolare. A questo punto siamo ancora di fronte ad un poliedro abbastanza "spigoloso", per cui si decide di applicargli delle trasformazioni che riescano a mantenere intatta la topologia razionale della mesh. Kangaroo, è un ottimo strumento per i modelli fisici, con il quale, progettata la maglia della mesh e creato il contesto fisico desiderato, applica mutazioni alla forma, rispettando le maglie del poliedro progettato.

Nell'ordine innestiamo il caos inserendo in una lista tutti gli edges della mesh mutata ed applicando una riduzione che, nel caso specifico, è casuale. Il tocco organico è dato nuovamente dalla suddivisione di poliedri, costruiti sugli edges rimasti, con lo strumento Tsplines. Il modello risultante, programmato quasi del tutto in Grasshopper, è parametrico e modificabile all'interno di uno stile derivato dall'aggregazione di metodi.

 

mc