digital design & file-to-factory
DESCRIPTION
Master thesis by Wout Sorgeloos 2006TRANSCRIPT
tekst_afbeeldingen_01.indd 1 21/03/2006 11:16:25
�
provinciale hogeschool limburg
departement architectuur en beeldende kunst
universitaire campus gebouw E
3590 diepenbeek
academiejaar �005-�006
seminarie bouwtechnisch concept
digitaal ontwerpen & file-to-factory
scriptie wout sorgeloos
promotor maria leus
tekst_afbeeldingen_01.indd 2 21/03/2006 11:16:25
3digitaal ontwerpen & file-to-factory[rc1]
tekst_afbeeldingen_01.indd 3 21/03/2006 11:16:25
tekst_afbeeldingen_01.indd 4 21/03/2006 11:16:25
INLEIDING 9DEEL I: Evolutie van onze maatschappij en de plaats van organische architectuur hierin 17DEEL II: Wat is file-to-factory? 331. Geschiedenis van een scheiding 36
�. Architect als digital master builder 38
3. Het digitaal continuüm 40
4. Uitdagingen 44
DEEL III: File 531. Digitaal mee-denken aan een digitaal model in een digitale ontwerpomgeving 56
�. Topologie van digitale ontwerpelementen 58
�.1. Non-euclidische geometrie 58
�.�. NURBS 61
�.3. Parameters 6�
2.4. Dynamics en krachtvelden 65
�.5. Datascapes 7�
2.6. Metamorfose 76
�.7. Genetica 81
2.8. Performatieve architectuur 8�
3. Parametrisch ontwerpen als methode 87
4. Rapid prototyping en de integratie in het ontwerpproces 89
5. Metadata 93
6. Centrale dataopslag (�4u/netwerk bureau) 95
7. Juridische aspecten 96
DEEL IV: To factory 1011. Mass-customization 104
�. Digitale productie 105
2.1. 2D-fabricatie 106
�.1.1. Plasma-boogsnijden 109
�.1.�. Waterstraalsnijden 11�
�.1.3. Lasersnijden 114
2.2. Subtractieve fabricatie 116
2.3. Additieve fabricatie 118
2.4. Formatieve fabricatie 119
tekst_afbeeldingen_01.indd 5 21/03/2006 11:16:25
3. CNC 119
4. Een nieuwe materialiteit 1�0
DEEL V: To building site 1331. Assemblage 136
�. RFID 138
DEEL VI: Case studies 143HESSING COCKPIT 1451. ONL [Oosterhuis_Lénárd], een korte introductie 155
2. Projectfiche 157
3. Projectomschrijving 157
4. Parametrisch concept 158
5. Uitwerking met behulp van scripting 159
6. Realisatie 16�
7. Materiaalgebruik 163
8. Conclusie 163
MANNEKE PI° 167PROJECT 1: Cultuurcentrum Brussel 173PROJECT 2: Koenigsegg-showroom Antwerpen 179NAWOORD 187DANKWOORD 193BIJLAGEN 197BIBLIOGRAFIE 205BRONVERMELDING VAN DE FOTO’S 209
tekst_afbeeldingen_01.indd 6 21/03/2006 11:16:26
tekst_afbeeldingen_01.indd 7 21/03/2006 11:16:26
tekst_afbeeldingen_01.indd 8 21/03/2006 11:16:26
9INLEIDING
tekst_afbeeldingen_01.indd 9 21/03/2006 11:16:26
tekst_afbeeldingen_01.indd 10 21/03/2006 11:16:26
11“I live in a Google World but I work in a Pre-Google One.” […] “I work in a Pre-Google World – but not for much longer.”�
Welkom in het digitale tijdperk! Ik stel het misschien op een ietwat cynische wijze,
maar uiteindelijk komt het hier allemaal op neer. We leven in het digitale tijdperk en zij
die er nog niet aan gewend zijn beginnen hier maar beter aan. Meer dan ooit worden
ons professionele en dagelijkse leven overheerst door de 0 en de 1. Een periode van
slechts 30 jaar, is de tijd die technologie nodig gehad heeft om bijna alle aspecten van
onze maatschappij te transformeren in digitaal gestuurde processen.
De nieuwe digitale ontwerpinstrumenten hebben zich in hoog tempo geïntegreerd in
de bouwwereld, maar hun leeftijd en volwassenheid vervallen in het niets wanneer
we ze naast de klassieke instrumenten plaatsen waarmee architecten en aannemers
gedurende vele eeuwen gebouwen ontworpen, getekend en uitgevoerd hebben. Daar
1 Begin en einde van het artikel “I live in a Google World but I work in a Pre-Google One”, AECbytes Viewpoint, nr. 16, 21 juli 2005 (geraadpleegd op 22 februari 2006 op http://www.aecbytes.com/viewpoint/2005/issue_�6.html)
tekst_afbeeldingen_01.indd 11 21/03/2006 11:16:26
1�
komt nog eens bij dat ontwerpers tijd nodig hebben om het maximum uit deze nieuwe
instrumenten te kunnen halen, zowel wat rendement als wat creativiteit betreft.
Lezen en denken over organische architectuur en hoe dit te ontwerpen en te construeren
blijft voor velen een abstracte aangelegenheid. Het is zeer moeilijk afstand te nemen
van de denkpatronen waarin we vastgeroest zitten, net zoals het moeilijk is je zaken
voor te stellen die nog onbekend zijn.
Om jonge ontwerpers hierbij een handje te helpen en een overzicht te geven van het
rijke gamma aan nieuwe mogelijkheden, lijkt het mij interessant om de situatie van
vandaag te schetsen en dit af te wisselen met een, vaak persoonlijk getinte, blik op de
toekomst.
Het experimentele stadium waarin de digitale technieken zich bevinden, wordt reeds in
de titel gesuggereerd door deze te voorzien van het cryptische aanhangsel RC1.
De betekenis hiervan is meerledig.
RC, de afkorting van release candidate, neemt de voorlaatste plaats in in de reeks
pre-alpha, alpha, beta, release candidate en gold/general availability release. Deze
reeks bestaat uit begrippen die men in de wereld van de informatica gebruikt om aan
te duiden in welk ontwikkelingsstadium een bepaald softwarepakket zich bevindt. Na
een of meerdere release candidates gelanceerd te hebben, is een pakket klaar om op
de markt gebracht te worden. De ontwikkeling van het pakket in zijn ‘definitieve’ versie
gaat echter door. Het resultaat daarvan zal later verschijnen in een tweede versie,
gevolgd door een derde, enz. Door de titel van mijn scriptie van dergelijke aanduiding
te voorzien, leg ik meteen de link naar het digitale karakter van de materie waarover
ik schrijf. Bovendien geef ik hiermee het prille stadium aan waarin de technieken en
processen die ik behandel, zich bevinden. Gezien het premature karakter van dit
onderwerp voeg ik aan deze scriptie een uiterste houdbaarheidsdatum toe van �4
maart �007.
Een ander aspect dat ontegensprekelijk verbonden is met de evolutie van deze
maatschappij, is de manier van informatie vergaren. Daar waar we eeuwenlang onze
toevlucht hebben moeten zoeken tot gedrukte media om ons te documenteren, genieten
we nu van een meer dynamisch medium: het internet. Al vroeg in mijn zoektocht
naar informatie bleek dat er over digitaal ontwerpen, maar vooral over file-to-factory,
weinig gedrukte bronnen ter beschikking te zijn. Ik heb mijn toevlucht gezocht tot de
manier van informatie vergaren die ik al enkele jaren intensief gebruik om mijzelf alles
over computergrafiek en computers in het algemeen bij te brengen. Diverse fora en
tekst_afbeeldingen_01.indd 12 21/03/2006 11:16:26
13
nieuwsbrieven leveren mij informatie die up-to-date is tegen een snelheid die, wanneer
we die vergelijken met de snelheid waarop gedrukte bronnen beschikbaar worden,
nooit gezien is. Deze fora geven mij de mogelijkheid om rechtstreeks in contact te
komen met professionelen. Zij helpen me graag mee te zoeken naar een antwoord op
gerichte vragen. Met dit werkstuk wil ik in zekere mate bewijzen dat deze hedendaagse
manier van werken uitgegroeid is tot een volwaardige werkwijze. Hoe meer mensen er
in participeren, hoe uitgebreider, sneller en betrouwbaarder deze bronnen worden.
Het eerste deel van deze inleiding geeft al aan dat we in een periode terecht gekomen
zijn die uitpuilt van de veranderingen. Onze levenswijze wijzigt en hiermee ook ons
maatschappijbeeld. Deze concentratie in de tijd van veranderingen kan niet anders
dan invloed hebben op ons denken over en beoefenen van architectuur. Een beknopte
beschouwing hierover en een eerste kennismaking met een aantal pioniers vinden we
terug in het eerste hoofdstuk.
Een algemene introductie van wat file-to-factory kan zijn en welke gevolgen de
toepassing ervan heeft op het beroep van architect en de andere takken van de
bouwwereld, komen aan bod in het tweede hoofdstuk. Echter, om de lezer toch al
enige hoogte te geven van de inhoud van dit begrip, omschrijf ik het nu alvast kort
als een productieproces dat de mogelijkheid creëert om organische architectuur, die
vaak bestaat uit een groot aantal verschillende constructieonderdelen, toch op een
economisch haalbare wijze te realiseren.
Daarna wordt op een gestructureerde wijze dieper ingegaan op de aspecten van file-
to-factory door dit begrip op te splitsen in ‘File’ en ‘To factory’ en deze dan ook elk apart
te behandelen in een eigen hoofdstuk.
‘File’ beschrijft de basis van het hele proces, namelijk het allesomvattend 3D-model,
maar ook een aantal randaspecten. Zo geef ik in een overzicht aan welke de belangrijkste
softwarepakketten zijn die momenteel door professionelen gebruikt worden, zoom ik
in op de voornaamste digitale ontwerpinstrumenten die deze pakketen ter beschikking
stellen en bestudeer ik welke juridische gevolgen deze manier van werken met zich
kan meebrengen.
Om zo ruim mogelijk te kunnen denken is het noodzakelijk dat een ontwerper op
de hoogte is van welke productietechnieken hij allemaal ter beschikking heeft. De
belangrijkste technieken komen, samen met een nieuwe generatie van materialen die
hierbij gebruikt worden, aan bod in het hoofdstuk ‘To factory’.
tekst_afbeeldingen_01.indd 13 21/03/2006 11:16:26
14
Om het verhaal te vervolledigen leek het mij noodzakelijk om ook even in te gaan op
de assemblage en de extra aandachtspunten die deze vaak complexere werkwijze op
de werf met zich mee brengt. Dit gebeurt in een hoofdstuk dat toepasselijk ‘To building
site’ getiteld werd.
Het theoretische verhaal aanvullen gebeurt onder andere met een casestudy over de
Hessing Cockpit van ONL. Hierin behandel ik het concept en de werkwijze. Het is ook in
dit project dat Kas Oosterhuis voor het eerst uitpakt met de term file-to-factory.
Architect Bart Lens (Lensass°) heeft mij de mogelijkheid gegeven om samen met hem
Rapid Prototyping in de praktijk toe te passen. Afsluiten doe ik met een korte bespreking
van een tweetal projecten die ik tijdens mijn studieperiode ontworpen heb.
tekst_afbeeldingen_01.indd 14 21/03/2006 11:16:26
tekst_afbeeldingen_01.indd 15 21/03/2006 11:16:26
tekst_afbeeldingen_01.indd 16 21/03/2006 11:16:26
17DEEL I: Evolutie van onze
maatschappij en de plaats van organische architectuur hierin
tekst_afbeeldingen_01.indd 17 21/03/2006 11:16:26
tekst_afbeeldingen_01.indd 18 21/03/2006 11:16:26
19Vooraleer dit verder uit te diepen, lijkt het mij nuttig het kader te schetsen waarin
ik mijn onderwerp plaats. Mijn thesis is vrij technisch van aard. Hierdoor kunnen
aangehaalde technieken vaak in een veel ruimere context gebruikt worden dan deze
waarin ik ze zal behandelen. Ik kies bewust voor deze context – organische architectuur
– omdat de door mij besproken, specifieke ontwerp- en constructietechnieken daarin
voorlopig het best tot uiting komen. Sterker, ze vormen vaak de ruggengraat van deze
architectuurstroming en een ver doorgedreven ontwikkeling ervan kan bepalend zijn
voor haar welslagen, een verandering van ons architectuurbeeld.
Wanneer men mij, in de periode waarin ik aan deze thesis aan het schrijven was,
vroeg waarover ik juist schreef, merkte ik dat het mij niet duidelijk was welke term
ik best hanteerde om aan te geven om welk ‘soort’ architectuur het ging. Ik ben
daarom op zoek gegaan naar welke termen allemaal uitdrukking kunnen geven aan
deze stroming. Uiteindelijk heb ik beslist om de benaming ‘organische architectuur’ te
gebruiken. Hiernaast vinden we ook nog aanleunende stromingen terug zoals blob,
elektronisch modernisme, fluïde architectuur, virtuele architectuur,… Deze stromingen
tekst_afbeeldingen_01.indd 19 21/03/2006 11:16:26
�0
omvatten alle kleine nuanceverschillen, maar de grenzen hiertussen zijn vaak erg vaag.
Het korte overzicht dat hierop volgt geeft enige duiding op dit gebied, maar is verre
van volledig.
‘Blob’ staat letterlijk voor Binary Large Object. De aanwezigheid van het woord ‘binair’
laat al onmiddellijk uitschijnen dat het om digitale data gaat. Een blob kunnen we
dan ook omschrijven als een voorwerp dat uit een grote hoeveelheid data bestaat.
In de wereld van de informatica slaat blob meestal terug op gegevens in de vorm
van video, afbeeldingen of geluid, omdat deze gegevenstypes veel data bevatten
in tegenstelling tot bijvoorbeeld een tekstbestand. Blobs die rechtstreeks bruikbaar
zijn als architectuurvorm gaan worden beschreven door procedural surfaces2. Eigen
aan dergelijke oppervlakken, in het geval van blobs, is, dat wanneer ze zich binnen
een bepaalde afstand van elkaar bevinden, ze met elkaar versmelten tot een nieuw
oppervlak. De grote hoeveelheid polygonen en de daarmee gepaard gaande rekenkracht
zijn twee factoren waardoor men deze toepassing ‘blob’ genoemd heeft.
De term wordt echter te pas en te onpas toegepast op alle futuristisch vormgegeven
architectuur. Doordat blob vaak enkel en alleen uitdrukking geeft aan een uiterst
sculpturale vormgeving, verafschuwen heel wat architecten deze term. Daar tegenover
staat wel dat Wes Jones3 de titel blobmeisters gebruikte om architecten te omschrijven
die de potenties van software als expressief medium onderzoeken.
Toyo Ito hanteerde de term elektronisch modernisme4 en wilde hierdoor een
onderscheid maken met het mechanisch modernisme. Met zijn eerste werk dat hij
onder deze noemer bouwde, de Mediatheek in Sendai, zette hij een nieuwe standaard
voor presentatie, gebruik makende van digitale media.
Fluïde architectuur5 beoogt een resultaat te zijn van vele processen en niet van een
of andere op voorhand vastgelegde stijl of esthetiek. Ontwerpen worden gedistilleerd
door een werkwijze die inzichten en voorstellen genereert, rekening houdend met de
eisen van elk project. Hierbij betracht men gebouwen aan te leveren die niet alleen
voldoen aan de noden van vandaag, maar die ook anticiperen op veranderingen in de
toekomst. Daardoor gaat men ontwerpen bekijken als een continu, evolutionair proces
� Een weergave van een oppervlak als wiskundige vergelijking, eerder dan een expliciete voorstelling3 Medeoprichter van jones, partners: architecture (Los Angeles)4 X, Essay. (geraadpleegd op 13 24 januari 2006 op http://www.aac.bartlett.ucl.ac.uk/ve/andreas/documents/Essay_application.html)5 X, “About fluid architecture”, Fluidoffice.com. (geraadpleegd op 14 maart �006 op http://www.fluidoffice.com/tikiwiki/tiki-index.php?page=Architecture)
tekst_afbeeldingen_01.indd 20 21/03/2006 11:16:27
001 - Vorming van een blob
tekst_afbeeldingen_01.indd 21 21/03/2006 11:16:28
002 - Gay Residence
tekst_afbeeldingen_01.indd 22 21/03/2006 11:16:30
003 - Toyo Ito - Sendai Madiatheque
tekst_afbeeldingen_01.indd 23 21/03/2006 11:16:34
004 - Banyan
tekst_afbeeldingen_01.indd 24 21/03/2006 11:16:37
�5
dat niet stopt bij de oplevering van een gebouw.
Virtuele architectuur werd drie jaar geleden door David Garcia uitvoerig beschreven in
zijn scriptie ‘Virtuele architectuur’. Het betreft een weinig zichtbare architectuur waarin
het grootste deel zich onttrekt aan het zicht van de gebruiker. De gebruikersinterface
van de ontwikkelde toepassingen staat centraal.
Een sluitende definitie geven voor organische architectuur is moeilijk. Daarom geef ik
vooraf een eigen interpretatie van dit begrip. Deze interpretatie steunt op kennis die
ik opgedaan heb tijdens zoektocht naar informatie, maar gaat eveneens af op mijn
eigen gevoel met deze materie. Het woordenboek omschrijft organisch als primair, niet
werkend met kunstmatige stoffen. Architectuur gaat echter over meer. Het gaat over
ruimtes, vormen, materialen, constructie,… vandaar dat organisch, wanneer het als
bijvoeglijk naamwoord samen met architectuur gebruikt wordt, ruimer geïnterpreteerd
moet worden. Bij organische architectuur gaat het om gebouwen, ruimtes en vormen
die groeien en niet puur rationeel (kunstmatig) opgezet zijn. Het meest pure voorbeeld
van deze vorm van architectuur vindt men terug in onze oerarchitectuur. Daar waar de
mens structuren die door de natuur ontworpen werden, zoals grotten, bladerdekken,…
ging gebruiken als beschutting, vindt men de eerste organische architectuur terug.
Later zal men zijn toevlucht zoeken tot rationeel bedachte bouwtechnieken en -
elementen. Rechte muren, rechte hoeken,… doen hun intrede in onze architectuur
en zullen in de vele eeuwen die daarop volgen ons architectuurbeeld overheersen.
Vooral vanuit economisch standpunt bleek dit al snel een zeer interessante bouwwijze
te zijn. Op deze manier creëren we echter al snel een leefomgeving die, vooral naar
vormentaal, maar ook naar beleving toe, loodrecht staat op de natuurlijke leefomgeving
van de mens, de natuur zelf.
We kunnen ons hierbij de vraag stellen hoe hard deze kunstmatige vormgeving bepalend
is voor onze rationele ontwikkeling. Het is namelijk gekend dat mensen steeds weer
beïnvloed worden door hun omgeving. Zowel visuele, auditieve als tactiele prikkels
– die, zoals soms wordt aangenomen, zich bij de gemiddelde mens ten opzichte van
elkaar verhouden als 60/30/10 – bepalen onze levenswijze en onze emoties, vaak
zonder dat we ons hiervan bewust zijn.
De door ons gebouwde omgeving speelt hierin dan ook een zeer belangrijke rol
omdat wij hiermee voortdurend in contact staan. Daar waar kubusachtige ruimtes
rationeel aandoen, zullen organische vormen en ruimtes vriendelijker en harmonischer
tekst_afbeeldingen_01.indd 25 21/03/2006 11:16:37
�6
overkomen. Ze staan vaak open voor een brede interpretatie, waardoor we er intuïtiever
mee kunnen omgaan. Dit zet zich vanzelfsprekend door in een andere ontwikkeling van
mens en cultuur.
In onze westerse wereld, maar door een aanhoudende globalisatie ook stilaan in de rest
van de wereld, heerst momenteel een cultuur waarin intellectueel en logisch denken in
toenemende mate de overhand krijgen. Wij zijn op een punt gekomen waar de hoek
van negentig graden lijkt te worden gebruikt alsof er geen andere mogelijkheden zijn.
Wanneer we naar de totale stroming van de organische architectuur kijken, merken we
dat er heel verschillende dingen gemaakt worden. Het was Rudolf Steiner6, een filosoof,
schrijver, pedagoog en architect van de antroposofische beweging, die bij de bouw van
zijn nieuw instituut, het Goetheanum in Dornach (voltooid in 19�3), resoluut koos voor
het organisch bouwen als uitgangspunt voor zijn instituut en dit net om de hierboven
aangehaalde reden dat een rechte hoek nefast zou kunnen zijn voor de gevoelswereld
van zijn gebruiker. In antroposofische gebouwen werden hoeken van negentig graden
vermeden en speciale kleurenschema’s bedacht om de gemoedstoestand van de
gebruiker in een zo harmonisch mogelijke staat te brengen. Bij Steiner zie je weer
vormen ontstaan waarin innerlijke processen en een levendig denken uitdrukking
vinden, daar waar in de moderne architectuur vaak slechts een logisch, rechtlijnig
denken tot uitdrukking komt.
Wanneer we ons verder begeven op de tijdlijn van de organische architectuur, komen
we bekende namen tegen zoals Frank Lloyd Whrigt, Louis Sullivan, Antoni Gaudi, Eero
Saarinen, Alvar Aalto, Hans Scharoun, Frank O’ Gehry,… Het zou mij te ver brengen
om op al deze figuren dieper in te gaan. Wat we wel kunnen vaststellen is dat het
steeds om eenlingen gaat die weinig navolging genieten. Organische architectuur was
tot enkele jaren terug blijkbaar het werkterrein van geniale, visionaire individuen, die
in dat specifieke gebied weten door te breken. Dit wordt nog eens versterkt door de
zorgwekkende kloof die zich in de loop der jaren gevormd heeft tussen gangbare en
organische architectuur.
Bovenstaande omschrijving van organische architectuur laat uitschijnen dat deze
6 PENNER J., “On the Form of the Goetheanum Building”. (Geraadpleegd op 13 maart 2006 op http://home.earthlink.net/~johnrpenner/Articles/GoetheanumPics.html)
tekst_afbeeldingen_01.indd 26 21/03/2006 11:16:37
005 - Goetheanum instituut006 - Goetheanum instituut
tekst_afbeeldingen_01.indd 27 21/03/2006 11:16:40
007 - Animated techniques: time and the technological acquiescence of animation
tekst_afbeeldingen_01.indd 28 21/03/2006 11:16:41
�9
praktijken slechts voor de happy few weggelegd zijn. Om dergelijke, vaak complexe
vormen op papier te krijgen moest je al gauw een tekenkundig genie zijn. Wanneer
je dan eindelijk je idee op papier had staan werd je al gauw geconfronteerd met
constructieve problemen waar standaardoplossingen geen soelaas meer bieden.
De voorbije twee decennia heeft onze maatschappij een drastische wending genomen
door de introductie van de pc. Zowel de individuele gebruiker als grote bedrijven
ondergaan veranderingen met een snelheid die nooit eerder werd gezien.
Nieuwe digitale media hebben onze architectuurpraktijk in een stroomversnelling
gebracht. De dagen van de T-lat en de geodriehoek, van blauwdrukken en
handgetekende perspectieven zijn geteld. Dankzij de duizelingwekkende evolutie
van 3D-software, schakelen jonge architecten over naar digitale denkprocessen en
ontwerpmethodes. Deze verandering heeft eveneens tot gevolg dat kennisnetwerken
gemakkelijker ontstaan, waardoor de mythe van de individualistische architect in zijn
ivoren toren niet lang meer overeind zal blijven. Uitwisselingen via de computer zorgen
voor meer vertrouwensvolle uitbestedingen aan ingenieurs en voor op verschillende
locaties gelegen, maar toch aan elkaar gelinkte architectuurbureaus, die vaak dankzij
het tijdsverschil uiteindelijk 24 uur onafgebroken kunnen werken.
Horlogefabrikant Swatch heeft, vanuit het gegeven dat cyberspace een non-stop wereld
is, een aantal jaar geleden de internettijd .beat geïntroduceerd. Tijdszones bestaan
hierin niet meer – het plannen van afspraken wordt hierdoor eenvoudiger – en een dag
bestaat uit 1000 .beats waardoor we in een decimaal stelsel terecht komen.
In deze digitale wereld treffen we een aantal nieuwe namen aan die een jong en
dynamisch tegenwicht kunnen bieden aan gevestigde namen zoals Gehry. Denk maar
aan Greg Lynn, Asymptote, MacDonald and Kolatan, William Mitchel, Gregory More,
Lars Spuybroek (NOX), Marcos Novak en Kas Oosterhuis.
Nu architecten over deze nieuwe middelen beschikken om architectuur te bedrijven,
duikt een nieuwe frustratie op. Ontwerp- en tekenkundig hebben we momenteel een
punt bereikt waar we alles kunnen wat binnen ons huidige denken7 mogelijk geacht
wordt. De frustratie moeten we momenteel zoeken in de constructiebranche. Traditie
en duurzaamheid zijn elementen waaraan dit vakgebied sterk vastgeroest zit. Het hoge
7 Ik gebruik ‘huidige denken’, want het is best mogelijk dat deze nieuwe ontwikkelingen ons denken weer zodanig gaan verruimen dat we voor we het beseffen weer nieuwe elementen in ontwerpen introduceren die tot een volgende revolutie zouden kunnen leiden.
tekst_afbeeldingen_01.indd 29 21/03/2006 11:16:41
30
kostenplaatje dat er vaak komt bij kijken, heeft tot gevolg dat het zeer moeilijk is
in dit gebied experimenteel tewerk te gaan. Hierdoor komen architecten dikwijls in
een vicieuze cirkel terecht. Een oogstrelende huid wordt vaak nog gedragen door een
traditionele draagconstructie, hetgeen deze architectuur vaak herleidt tot maquillage.
De inwendige kwaliteiten van deze ontwerpen beantwoorden hierdoor vaak niet aan
de uitwendige beloftes, hetgeen resulteert in een, in verhouding tot de architecturale
kwaliteit, hoog kostenplaatje.
Hierdoor worden cyberarchitecten vaak als onrealistische dromers bestempeld. Om dit
te doorprikken moeten zij zich optrekken aan architectenbureaus zoals ONL, FOA,…
Deze bureaus zetten als eerste de grote stap naar de constructie en zorgen daarmee
voor de belangrijke vervaging tussen digitaal en realiteit.
tekst_afbeeldingen_01.indd 30 21/03/2006 11:16:41
tekst_afbeeldingen_01.indd 31 21/03/2006 11:16:41
tekst_afbeeldingen_01.indd 32 21/03/2006 11:16:41
33DEEL II: Wat is file-to-factory?
tekst_afbeeldingen_01.indd 33 21/03/2006 11:16:41
tekst_afbeeldingen_01.indd 34 21/03/2006 11:16:41
35“Integrating computer-aided design with computer-aided fabrication and construction [...] fundamentally redefines the relationship between designing and producing. It eliminates many geometric constraints imposed by traditional drawing and production processes – making complex curved shapes much easier to handle, for example, and reducing dependence on standard, mass-produced components. [...] It bridges the gap between designing and producing that opened up when designers began to make drawings.”8
We kunnen file-to-factory eenvoudig omschrijven als het proces waarbij alle gegevens
die met het bouwproces te maken hebben, verzameld worden in een allesomvattend
3D-model dat beheerd wordt door de digital master builder. Deze gegevens worden zo
opgebouwd dat ze rechtstreeks door machines ingelezen kunnen worden om ze nadien
op een zo efficiënt mogelijke wijze om te zetten in productie.
8 MITCHELL W. en MCCULLOUGH M., Digital Design Media, New York, John Wiley & Sons, Inc., 1995, p. 440.
tekst_afbeeldingen_01.indd 35 21/03/2006 11:16:41
36
Deze manier van werken vergt een aantal veranderingen die doorgevoerd zullen moeten
worden in de hiërarchie van de bouwwereld en de rol die de architect hierin vervult.
Zo zal blijken dat de positie van de architect in het bouwproces in de loop der eeuwen
reeds enkele ontwikkelingen heeft doorgemaakt, net zoals zijn ontwerpinstrumenten in
de loop der tijd mee evolueerden.
De huidige generatie ontwerpinstrumenten zorgt ervoor dat alle stappen van het
ontwerpproces zich kunnen afspelen in een digitaal continuüm, met als belangrijkste
gevolg een reductie in de kans op fouten en een efficiëntere samenwerking.
1. Geschiedenis van een scheiding
Vitruvius, de bouwmeester van Julius Caesar en Augustus, onderscheidde in de
eerste eeuw voor Christus reeds drie aspecten aan architectuur: ‘utilitas’, ‘firmitas’
en ‘venustas’9. Utilitas staat voor de gebruiksaspecten: doelmatigheid, nuttigheid en
deugdelijkheid. Firmitas staat voor fysieke zaken als: duurzaamheid, vastheid, en
sterkte. En venustas staat voor bekoorlijkheid en uiterlijk schoon, dus de beleving.
Daaruit kunnen we afleiden dat architecten doorheen de eeuwen naast meesters in
ruimtelijkheid en organisatie, ook altijd geacht werden bouwers te zijn. De kennis
van bouwtechnieken was een belangrijk onderdeel van het beroep van architect. Een
architecturale vorm bedenken, betekende ook het overdenken van de constructie en
vice versa. Ontwerpinformatie was constructie-informatie – het ene impliceert hierbij
het andere.
De ‘master builders’, van de Griekse tekton10 tot de meestermetselaars van de
Middeleeuwen, hebben altijd aan het hoofd gestaan van alle aspecten van het
bouwen, gaande van het vormelijke tot de productietechnieken die in hun constructie
gebruikt werden. Zij hadden de centrale, meest invloedrijke positie in de productie
van gebouwen. Wanneer het materialenpalet uitgebreider en de constructietechnieken
gespecialiseerder werden, veranderden de middeleeuwse metselaars in master
builders (of architecten). Zij gingen meer en meer inspelen op de veranderingen die
de toenemende handelsmogelijkheden met zich meebrachten en probeerden deze te
9 VITRUVIUS, vertaald door Ton Peters, Handboek bouwkunde, Athenaeum – Polak & Van Gennep, Amsterdam, 199910 De oorsprong van het woord ‘architect’. Het Griekse woord ‘architekton’ bestaat uit ‘archi’ (eerste-, hoofd-) en ‘tekton’ (timmerman, handwerksman, scheepsbouwer, kunstenaar).
tekst_afbeeldingen_01.indd 36 21/03/2006 11:16:41
37
integreren in het complexer wordende bouwproces.
De traditie van de master builders heeft echter de culturele, sociale en economische
verschuivingen van de Renaissance niet overleefd. Architectuur werd gescheiden
van constructie, en door hun superieure intellectuele training gingen architecten en
kunstenaars zich onderscheiden (en afscheiden) van aannemers en vaklieden. Die
intellectuele elite zorgde voor de essentie van architectuur en niet meer voor de
praktische kennis van constructie.
Paradoxaal genoeg begon deze opsplitsing tussen architecten en bouwers in de late
Renaissance door het ontstaan van een van de meest gevierde uitvindingen op artistiek
vlak van die tijd: het gebruik van perspectiefweergave en orthografische tekeningen
als communicatiemedium over gebouwen. De middeleeuwse master builder maakte
zelden gebruik van maquettes en tekeningen om ontwerpen te testen en ideeën te
communiceren. Hij vertrouwde op directe verbale communicatie met de werklieden.
Dit vereiste een continue aanwezigheid op de werf, waardoor een vlotte uitwisseling
van informatie in elk stadium van de bouw plaatsvond. Door architecten echter op
een hoger niveau te plaatsen dan de bouwers ontstond de noodzaak om plannen te
introduceren op de werf om de communicatie naar de vaklieden toe te verzorgen.
Architecten moesten hierdoor niet langer continu op de werf aanwezig zijn.
De scheiding tussen architectuur en constructie nam een kritische sprong door de
oprichting in Frankrijk van de Ecole Polytechnique in 179511. Dit instituut vestigde
zich naast de reeds bestaande Ecole des Beaux-Arts waar tot voordien architecten en
ingenieurs samen een opleiding genoten.
In het midden van de 19e eeuw, werden de ‘tekeningen’ van vroegere periodes
‘contractuele documenten’. Samen met deze ontwikkeling verschenen professionele
aannemers en ingenieurs op het bouwtoneel. Relaties tussen architecten en de andere
partijen in het bouwproces werden contractueel bepaald, met een zo groot mogelijke
betrachting naar klaarheid in verantwoordelijkheid en potentiële aansprakelijkheid. De
gevolgen hiervan waren diepgaand. De relatie tussen architect (als ontwerper van het
gebouw) en de algemene aannemer (als uitvoerder van het ontwerp) werd grotendeels
een financiële aangelegenheid. Dit leidde tot een situatie die we tot op de dag van
vandaag kennen, waarbij het bouwproces voor een groot deel bestaat uit een uitermate
11 FRAMPTON K., Moderne architectuur. Een kritische geschiedenis, Roularta Books, Roeselare, 199�, p.39
tekst_afbeeldingen_01.indd 37 21/03/2006 11:16:42
38
juridisch en stijf vastgelegd proces. De rol van de architect op een werf veranderde
van de master builder die hij ooit geweest was naar de persoon die, in plaats van het
gebouw vorm te geven, zich bezighield met contractuele administratie. Veel architecten
koppelden zich volledig los van de kunst van het bouwen, gaven daarbij de macht die
zij ooit over het bouwproces hadden volledig op en plaatsten het beroep op een pad
van stijgende irrelevantie.
In de Verenigde Staten verbiedt men architecten nog verder deel te nemen aan
het constructieve gedeelte door de gedragscode van de AIA (American Institute of
Architects). Het standaardcontract opgelegddoordeAIAzegt expliciet dat “thearchitectHet standaardcontract opgelegd door de AIA zegt expliciet dat “the architect
will not have control over or charge of and will not be responsible for construction
means, methods, techniques, sequences or procedures”1�. De afkeer van dit risicoDe afkeer van dit risico
heeft geleid tot de verdere marginalisering van architecturaal ontwerpen.
Het resultaat van dit alles is een beroep dat onzeker is van zijn rol in de hedendaagse
maatschappij en zijn economie. Een beroep dat niet in staat is te antwoorden op de
uitdagingen en mogelijkheden van het digitale tijdperk. Alleen door opnieuw de leiding te
nemen in deze onvermijdbare digitaal gedreven herstructurering van de bouwindustrie
zullen architecten kunnen voorkomen irrelevant te worden.
�. Architect als digital master builder
De uitdagingen die het bouwen van organische architectuur met zich meebracht, liet
ontwerpers van deze nieuwe complexe vormen weinig keuze. Om hun projecten te
realiseren, waren ze genoodzaakt terug nauwer betrokken te geraken bij fabricatie
en constructie. Bouwaannemers die de huidige ‘analoge’ manier van werken met
overwegend orthogonale geometrie gewoon waren, aarzelden om projecten aan te
nemen die zij zagen als onconstrueerbaar of alleszins met onhandelbare complexiteit.
De experimentele architecten moesten op zoek gaan naar aannemers en fabrikanten
die al eerder hun toevlucht gezocht hadden tot digitale productietechnieken. Deze
waren vaak alleen in de scheepsbouwindustrie terug te vinden. Complexe structuren
en oppervlakken in hout en staal werden reeds lang toegepast in deze industrietak,
maar om de productiviteit te verhogen en simulaties te vergemakkelijken is men uit
1� ATKINS J., Simpson G., “Another Fine Mess: The Onerous Contract, Part II” (geraadpleegd op 11 maart �006 op http://www.aia.org/aiarchitect/thisweek05/tw06�0/06�0bp_riskmgmt.htm)
tekst_afbeeldingen_01.indd 38 21/03/2006 11:16:42
39
noodzaak zijn toevlucht gaan zoeken tot automatisering. Digitale technieken konden
hier in de praktijk op relatief kleinschalige projecten getest worden. Het welslagen
hiervan leidde later tot toepassingen op grote schaal. Voor de vliegtuigbouw geldt een
analoog verhaal. In deze industrietakken was men dus al snel gewoon om met digitale
informatie te werken. Vermits deze nieuwe generatie architecten een beroep deed op
de door deze industrietakken verworven technieken, konden ze niet anders dan hun
ontwerpen digitaal aanleveren. Voor het eerst kwamen architecten hier in aanraking
met het digitaal concipiëren van gebouwen.
Architecten begonnen met de ontwikkeling van ontwerpmethodes waarbij zij digitale
informatie die gebruikt kon worden door de fabrikanten om CNC13 machines direct aan
te sturen, al in een vroeg stadium van het ontwerpproces integreerden. Een bijkomend
voordeel hiervan was het weglaten van traditionele bouwkundige tekeningen, waardoor
ten eerste veel tijd bespaard werd, maar waardoor ook het insluipen van fouten
gereduceerd werd.
Veel onderzoek gebeurde naar technieken om bouwelementen op ware grootte te
kunnen produceren, maar tegelijkertijd ontstond de mogelijkheid om de resultaten
van dit onderzoek kleinschaliger toe te passen. Tijdens het ontwerpproces werd het
digitale model aangewenden om schaalmodellen te maken. Men spreekt dan over
Rapid Prototyping, een proces waar verder in deze tekst dieper op ingegaan wordt.
Rapid Prototyping levert een waardevol feedbackmechanisme tussen conceptie en
productie.
De mogelijkheid om constructie-informatie direct uit de ontwerpinformatie te genereren,
is het meest vernieuwende aspect aan deze hedendaagse organische architectuur. De
hechte relatie die ooit bestond tussen architect en constructie komt onverwacht weer
naar boven in de nieuwe digitale productieprocessen. In de toekomst zal het beroep
van architect ook terug betekenen dat je een bouwer bent, zij het dan wel een denkend
bouwer. Men gaat op een digitale wijze informatie genereren die rechtstreeks betrekking
heeft op het vervaardigen en construeren van een gebouw. Enkele inefficiënties, zoals
aannemers die quasi los van het ontwerp hun eigen details uitwerken, kunnen hierdoor
worden vermeden.
De nieuwe relaties tussen ontwerp en realisatie van projecten geven meer controle en
daardoor meer verantwoordelijkheid en macht aan de architect. Door het ontwerp, de
13 Computer(ized) Numerical(ly) Control(led); zie DEEL IV: 3. CNC
tekst_afbeeldingen_01.indd 39 21/03/2006 11:16:42
40
analyse, het vervaardigen en assembleren van gebouwen op te bouwen rond digitale
technieken, hebben architecten, ingenieurs en aannemers een kans om de relatie
tussen conceptie en productie fundamenteel te veranderen. Door de rol van een “master
builder” opnieuw uit te vinden kunnen de momenteel sterk gescheiden disciplines van
architect, ingenieur en aannemer geïntegreerd worden in de bedrijfsvorm van de 21e
eeuw, de digitale onderneming.
3. Het digitaal continuüm
Er valt over te discussiëren of tekeningen in de bouwindustrie ontstaan zijn omwille van
de noodzaak om ontwerp en constructie van elkaar te scheiden, dan wel de oorzaak
hiervan waren. De erfenis die wij dragen is er in ieder geval één waarbij professionelen
die vandaag in de bouw opereren, opgezadeld zitten met dikwijls duizende tekeningen
om correct binnen het wettelijke kader te kunnen werken. Dit geldt zeker bij projecten
van een zekere grootte en complexiteit.
Enkel de aanwezige scheiding van de verantwoordelijkheid maakt deze (over)productie
van tekeningen noodzakelijk. In andere industrietakken, zoals de scheepsbouw, zijn
ontwerper en uitvoerder vaak één entiteit, waardoor de behoefte aan zo veel tekeningen
niet groot is. Veel scheepswerven hebben tekeningen kunnen elimineren door
rechtstreeks te werken met een uitvoerig driedimensionaal digitaal model van ontwerp
tot constructie. De digitale geometrische data worden uit het model geëxtraheerd en
rechtstreeks gebruikt om geautomatiseerde fabricatie- en assemblage-uitrusting aan
te sturen.
Gelukkig is de digitale revolutie, die de scheepsbouw, vliegtuigbouw en andere
industrietakken radicaal herstructureerde, niet volledig aan de architectuur
voorbijgegaan. Sommige architecten waren er snel bij om deze nieuwe ontwerp-
en constructiemogelijkheden een kans te geven. De pas ontdekte mogelijkheid om
fabrikanten en aannemers te voorzien van digitaal gegenereerde productie-informatie
opende ook voor de architecten een aantal perspectieven. Zo kunnen zij mee genieten
van de accurate materiaal- en kostenberekeningen die hun dan weer door fabrikanten
geleverd kunnen worden.
Deze digitale manier van werken, voor het eerst grootschalig toegepast door Frank
Gehry’s bureau, neemt op een radicale manier afstand van de praktijk zoals we ze nu
kennen. Ze elimineert, eerder dan automatiseert, een groot deel van de tekeningen op
tekst_afbeeldingen_01.indd 40 21/03/2006 11:16:42
008 - Pointcloud
tekst_afbeeldingen_01.indd 41 21/03/2006 11:16:44
009 - Wireframe
tekst_afbeeldingen_01.indd 42 21/03/2006 11:16:45
43
papier. De digitale data worden voor kostprijsberekening en fabricatie rechtstreeks via
papierloze communicatiemiddelen naar de fabrikanten gestuurd.
De mogelijkheid om ontwerpinformatie digitaal te genereren en analyseren, om het
dan rechtstreeks te gebruiken om gebouwen te vervaardigen en te construeren,
herdefinieert de relatie tussen conceptie en productie fundamenteel. Ze levert een
informatief continuüm van ontwerp tot constructie. Nieuwe synergieën in architectuur,
engineering en constructie komen te voorschijn door het gebruik van deze nieuwe
technologieën die de grenzen tussen de verschillende beroepen overschrijden. Wanneer
communicatie, tussen verschillende partijen in de toekomst impliceert dat dit in digitale
vorm gebeurt, betekent dit dat onze erfenis van de twintigste-eeuwse papieren plannen
definitief tot het verleden behoort.
Een rechtstreeks gevolg van deze vooruitgang is een stijgende efficiëntie van het
bouwproces. Schattingen laten uitschijnen dat er een stijging in de efficiëntie mogelijk
is van �0-40%14 door gebruik te maken van betere digitale informatieverdeling en
coördinatie.
Frank O. Gehry was de eerste die experimenteerde met papierloos ontwerpen. Hij
vertrok meestal van een maquette die hij liet digitaliseren. Hij maakte hierbij gebruik
van digitale scanners die een point-cloud15 kunnen aanleveren. Dit digitaal model werd
dan digitaal verder gedetailleerd. Het wireframe-model16 werd hieruit geëxtraheerd en
diende als basis voor de structurele ingenieurs om de draagstructuur op te ontwerpen.
Hij liet tijdens het ontwerpen ook een schaalmodel maken aan de hand van de nieuwe
digitale tekening om dit te kunnen vergelijken met het oorspronkelijke maquetteontwerp.
Achteraf werd het digitale model gebruikt in de uiteindelijke constructie van het ontwerp.
Zo werd hiermee de productie en de assemblage van de componenten aangestuurd.
Voor de eerste keer in de geschiedenis was het niet nodig constructietekeningen te
maken om een gebouw op te richten. Gehry’s bureau gebruikte deze werkwijze voor
een aantal bekende projecten zoals het Experience Music Project in Seattle en de Walt
Disney Concert Hall in Los Angeles.
14 CRAMER J., “Strategic Coherance: How Market Trends Will Drive Powerful New ‘Firms.’”, Design Intelligence, 1 juli 2001. (geraadpleegd op 23 februari 2006 op http://www.di.net/article.php?article_id=90)15 Verzameling van punten in een driedimensionale ruimte die samen een object voorstellen.16 Een wireframe-model is een visuele presentatie, meestal van een 3D model, die bestaat uit lijnen. Deze lijnen geven aan waar twee doorlopende vlakken elkaar ontmoeten of zijn een weergave van de rechte lijn tussen twee vertices van een object.
tekst_afbeeldingen_01.indd 43 21/03/2006 11:16:45
44
Gehry hechtte er belang aan dat door deze manier van werken een aantal stappen
tussen de architect en de vakman op de werf verdwenen. Voor hem was het belangrijk
dat ‘the old image of the architect as master builder’17 terug controle had over het
bouwproces van het begin tot het einde.
4. Uitdagingen
In deze nieuwe digitaal gestuurde processen van productie, ontwerp en constructie
heerst niet langer de scheiding tussen al deze takken. Ze worden vlot herenigd.
Bouwers en constructeurs worden in het vroegste stadium bij het ontwerp betrokken,
en architecten nemen mee deel aan alle fases van de constructie. De splitsing van het
verleden maakt plaats voor een digitale eenmaking.
Om dit digitaal continuüm realiteit te laten worden, zullen een aantal uiteenlopende en
moeilijke uitdagingen overwonnen moeten worden. De grootste obstakels komen voort
uit de sinds lang gevestigde sociale en wettelijke praktijken in de bouwindustrie. Deze
hoog gefragmenteerde en gedifferentieerde structuur, die een heldere definitie van de
verantwoordelijkheden vergemakkelijkt, staat deze nieuwe vorm van samenwerken in
de weg.
De academische wereld heeft de belangrijke taak om de toekomstige generaties
van architecten voor te bereiden op deze nieuwe praktijken in het digitale tijdperk.
Architecten moeten opnieuw getraind worden in het zijn van een master builder. Zij
zullen zich moeten engageren om deze processen van digitaal ontwerpen en de daarbij
horende digitale technieken van het bouwen te verstaan en te leren beheersen.
De versmelting van wat afgescheiden ondernemingen waren, heeft reeds een aantal
industrietakken zoals ruimtevaart-, vliegtuig-, automobiel- en scheepsconstructie
getransformeerd. Het bekendste voorbeeld hiervan is SAAB (Svenska Aeroplan AB),
dat er op succesvolle wijze in geslaagd is, het bouwen van vliegtuigen te combineren
met het bouwen van auto’s. Tot op vandaag vindt er een interne uitwisseling van kennis
plaats tussen deze twee afdelingen. Zo pakte SAAB dit jaar nog uit met een prototype
17 X, “CATIA at Frank O. Gehry & Associates, Inc”, CentiDesktop. (geraadpleegd op 23 februari 2006 op http://www.cenitdesktop.co.uk/html/case_frank_gehry.htm)
tekst_afbeeldingen_01.indd 44 21/03/2006 11:16:46
010 - Experience Music Project
tekst_afbeeldingen_01.indd 45 21/03/2006 11:16:47
011 - Experience Music Project
tekst_afbeeldingen_01.indd 46 21/03/2006 11:16:49
012 - Walt Disney Concert Hall
tekst_afbeeldingen_01.indd 47 21/03/2006 11:16:52
013 - Walt Disney Concert Hall
tekst_afbeeldingen_01.indd 48 21/03/2006 11:16:53
014 - Walt Disney Concert Hall
tekst_afbeeldingen_01.indd 49 21/03/2006 11:16:54
004 - Banyan015 - Saab AERO X
tekst_afbeeldingen_01.indd 50 21/03/2006 11:16:55
51
van een wagen waarbij ze voor het openen van de deuren kennis gebruikt hebben uit
hun vliegtuigbouwafdeling.
Een gelijkaardige verandering in de bouwindustrie is noodzakelijk om aan de eisen van
onze maatschappij te kunnen blijven voldoen. Deze verandering is volop bezig en is
onvermijdelijk. De te overwinnen hindernissen zijn talrijk, maar wanneer architecten
het voor elkaar krijgen om hun beroep te bevrijden van de anachronistische praktijken
uit de twintigste eeuw, zal de beloning groot zijn.
Zelfs wanneer deze veranderingen traag, of zelfs nooit, hun doorgang vinden naar
de dagelijkse architectuurpraktijk, zullen de weinige digitaal geproduceerde projecten
een nieuwe manier van denken, over architectuur en zijn daarbij horende plaats in de
bouwindustrie, introduceren.
Toch gaan we er van uit dat de vele nieuw ontwikkelde strategieën – die gepionierd
werden door Frank O. Gehry en zijn talloze, minder bekende maar meer avontuurlijke,
jongere collega’s – morgen gemeengoed gaan zijn, net zoals de materiaalkundige en
technologische innovaties van de negentiende eeuw evenzeer mainstream werden in
de twintigste eeuw.
tekst_afbeeldingen_01.indd 51 21/03/2006 11:16:55
tekst_afbeeldingen_01.indd 52 21/03/2006 11:16:55
53DEEL III: File
tekst_afbeeldingen_01.indd 53 21/03/2006 11:16:55
tekst_afbeeldingen_01.indd 54 21/03/2006 11:16:55
55De basis van deze nieuwe digitale ontwerpmethode is het bestand, ‘file’, waarin
architecten en andere partijen van het bouwproces hun werk bundelen. Architecten
hebben hier als rol de grote lijnen van de werkstructuur uit te zetten, gaande van
concept tot uiteindelijke detaillering van het gebouw. Door bij het opzetten van deze
structuur de andere bouwpartijen, zoals de klant, ingenieurs en aannemers, van in
het begin te betrekken kunnen ongewenste problemen achteraf vaak voorkomen
worden. Van alle partijen wordt een verandering van mentaliteit verwacht, hetgeen
vaak neerkomt op een overschakeling van een analoge naar een digitale denkwijze.
Een juiste keuze van het gebruikte softwarepakket speelt hierin een belangrijke rol.
Om inzicht te krijgen in de wijze waarop je in dergelijke programma’s tekent, ontwerpt en
denkt, bespreek ik kort de meest voorkomende instrumenten die deze softwarepakketten
ter beschikking stellen. Non-euclidische geometrie, nurbs, parameters, enz. hebben
elk hun voor- en nadelen en zijn te vergelijken met potloden, passers, gradenbogen
en maquettemateriaal. Randaspecten zoals metadata en centrale dataopslag komen
eveneens in dit hoofdstuk aan bod, omdat zij ervoor zorgen dat het globale bestand
voor iedereen toegankelijk en leesbaar blijft.
tekst_afbeeldingen_01.indd 55 21/03/2006 11:16:55
56
Terugkoppeling naar tastbare modellen blijft nog steeds een essentiële stap in het
ontwerpproces, maar door de stijgende complexiteit van organische architectuur dreigt
dit te veranderen in tijdslopend handwerk, met als gevolg dat het een stap wordt die
steeds vaker achterwege gelaten wordt. Toch kan dit voorkomen worden door ook
hier weer zijn toevlucht te zoeken tot de meest moderne technieken op dit vlak, die
gebundeld worden onder de noemer: Rapid Prototyping.
1. Digitaal mee-denken aan een digitaal model in een digitale ontwerpomgeving
De onmogelijkheid van computers om ontwerpactiviteiten buiten een digitale
omgeving te begrijpen, maakte het nodig om naar mogelijkheden te zoeken om ‘in’
de computer te kunnen ontwerpen. Dit bracht onverwacht met zich mee dat deze
veranderde van een ontwerpinstrument in een ontwerpomgeving, een ‘plaats’ waar
ontwerpen plaatsvindt. Op deze manier slaagt de computer er in meer te betekenen
dan bijvoorbeeld het traditionele potlood ooit geweest is. De tijd waarin pc’s en het
gebruik ervan te kostbaar waren om iedereen van een te voorzien, hebben we reeds
lang achter ons gelaten. Elke architect binnen een bureau wordt tegenwoordig voorzien
van een persoonlijke, liefst gepersonaliseerde, digitale werkomgeving. We moeten hier
spijtig genoeg nog steeds vaststellen dat velen hun computer en de software die ze
ter beschikking hebben niet genoeg beheersen. Daardoor blijven de vele voordelen
van deze ‘tools’ nog vaak onbenut en krijgt de computer niet de mogelijkheid om te
promoveren van een zuiver tekeninstrument naar een veelzijdig ontwerpinstrument.
Dit wordt zeer goed geïllustreerd door wat ik de SketchUpgeneratie18 noem. Hoewel
de makers van dit pakket uitdrukkelijk vermelden dat deze software ontworpen is
voor “the conceptual stages of design”, gaan veel architecten dit gebruiken als een
volwaardig ontwerpinstrument dat de stappen van eerste ontwerpschets tot definitieve
uitvoeringsplannen volledig dekt. Niets is minder waar. Dergelijke software geeft de
indruk zoveel meer te bieden dan potlood en papier, maar in essentie is het niet meer
dan een – weliswaar goed uitgewerkte vorm van – digitalisering ervan.
Professionele CAD19-softwarepakketten daarentegen bieden veel meer dan enkel
instrumenten om te tekenen en te visualiseren. Zij worden zo geconcipieerd dat de
18 http://www.sketchup.com/19 Computer-aided design
tekst_afbeeldingen_01.indd 56 21/03/2006 11:16:55
57
mogelijkheden ervan quasi oneindig zijn, hetgeen de ontwerper aanspoort tot het
aanscherpen van zijn creativiteit. Belangrijk hierbij is wel dat men zich thuis voelt
in de softwarepakketten waarmee men werkt, net zoals het belangrijk is op zoek te
gaan naar een kruisbestuiving tussen de verschillende computerprogramma’s in je
werkomgeving. Het grote probleem met deze materie is het feit dat je dit niet – of toch
in zeer beperkte mate – kan aanleren. Cursussen dekken inhoudelijk vaak de basis
van een programma, maar zij zijn niet meer dan een opstapje om achteraf alles zelf
te ontdekken. Bovendien krijg je door zelf op zoek te gaan naar de mogelijkheden van
je werkinstrumenten, ongelooflijk veel prikkels te verwerken, die je als architect vaak
direct op architectuur zal proberen te projecteren. Deze manier van werken steunt hard
op het trial and error principe, maar het blijf in mijn ogen de beste methode om te leren
mee-denken, als architect, met je software.
Op de softwaremarkt bestaat er voor elk deelaspect van een ontwerp een specifieke
oplossing. Toch zijn het enkel de toonaangevende pakketten die er in slagen de
voornaamste functies te bundelen. Afhankelijk van de fase van het ontwerp, zal men
gebruik maken van software uit verschillende categorieën. Globaal vallen drie grote
groepen te onderscheiden.
In de prille fases van een ontwerp doen vele digitale ontwerpers een beroep op animatie
– en modelleersoftware. Deze bieden meestal ook de mogelijkheid om je ideeën en
schetsontwerpen te visualiseren. De bekendste voorbeelden hiervan zijn 3ds max
(Autodesk), Maya (Autodesk) en Cinema 4D (Maxon). Rhinoceros, Form•Z en Modo
(Luxology) zijn niet zo veelzijdig, maar hebben naambekendheid verworven door uit
te blinken in bruikbare, specifieke modelleertechnieken, waardoor ze het vermelden
waard zijn.
In een tweede fase schakelt men vaak over naar meer technisch gerichte software,
software die door architecten reeds als tekentafelvervanger gebruikt werd, maar die bij
een diepere studie ervan veel meer te bieden heeft. De toonaangevende producten in
dit domein zijn AutoCAD (Autodesk), Microstation (Bentley), Revit Building (Autodesk)
en ArchiCAD (Graphisoft).
Een laatste categorie van professionele computerprogramma’s geniet nog niet veel
bekendheid in architectenbureaus, maar is desalniettemin van cruciaal belang in
het hele file-to-factory-proces. Deze programma’s – die hun oorsprong vinden in de
vliegtuigbouwindustrie – kunnen onder andere op een parametrische wijze omgaan
met detailleringen, om deze achteraf om te zetten in solids, die op hun beurt weer
tekst_afbeeldingen_01.indd 57 21/03/2006 11:16:55
58
gemakkelijk leesbaar gemaakt kunnen worden voor CNC-gestuurde machines. CATIA,
Pro/Engineer en Tekla Structures zijn in deze branche ongetwijfeld de grote spelers.
Door deze grote verscheidenheid aan professionele software loopt men wel meer dan
ooit het gevaar te werken met een steeds groter wordende groep van specialisten
in een bepaald digitaal vakgebied (animatie, scripting, werken met parameters,…).
Gezien de quasi-oneindige mogelijkheden van de geavanceerde softwarepakketten
lijkt mij dit een niet te vermijden evolutie. De architect als master builder zal zich
moeten engageren om over een uitgebreide basis van zoveel mogelijk deelaspecten
te beschikken.
�. Topologie van digitale ontwerpelementen
�.1. Non-euclidische geometrie
Niet-euclidische meetkunde is meetkunde waarbij het vijfde postulaat van Euclides (het
parallellenpostulaat) niet als waar wordt aangenomen.
Euclides ging bij zijn meetkunde uit van een aantal axioma’s. De meeste daarvan
zijn eenvoudig en absoluut, maar het vijfde vormt een uitzondering. Dit axioma heeft
diverse vormen, maar de bekendste is waarschijnlijk “Gegeven een rechte en een punt
niet op de rechte, is er precies 1 rechte door het gegeven punt dat de gegeven rechte
niet snijdt.”�0
Het waren Carl Friedrich Gauss�1 en de wiskundigen na hem die er in geslaagd zijn het
bestaan van een niet-euclidische geometrie aan te tonen. Een groot aantal wiskundigen
waaronder Lobachevsky, Riemann en von Helmholtz hebben hier achteraf hun stempel
op gedrukt. Elk van deze vormen van non-euclidische geometrie heeft zijn specifieke
toepassing. Wat deze geometrie interessant maakt vanuit architecturaal oogpunt, is
de mogelijkheid om hieruit nieuwe concepten van ruimte te distilleren. Daar waar
�0 X, “Niet-euclidische meetkunde”, Wikipedia, the free encyclopedia, 2006. (geraadpleegd op 2 februari �006 op http://nl.wikipedia.org/wiki/Niet-Euclidische_meetkunde)�1 X, “Carl Friedrich Gauss”, Microsoft® Encarta® Online Encyclopedia 2005. (geraadpleegd op 13 maart �006 op http://encarta.msn.com/encyclopedia_76�567523/Gauss_Carl_Friedrich.html)
tekst_afbeeldingen_01.indd 58 21/03/2006 11:16:55
016 - Een curve samengesteld uit tangentiaal geplaatste cirkels en rechte lijnen
tekst_afbeeldingen_01.indd 59 21/03/2006 11:16:57
control pointNURB met graad 4
NURB met graad 3
017 - NURBS
tekst_afbeeldingen_01.indd 60 21/03/2006 11:16:58
61
onze cartesiaanse ruimte soms tekort komt om vanuit parametrisch standpunt op
een eenvoudige wijze vormen te beschrijven, lukt dit in deze nieuwe ruimtes vaak
gemakkelijker.
In een Riemanniaans concept van ruimte kan een kubus bijvoorbeeld gemakkelijk in
een blob veranderd worden, en vice versa, door eenvoudigweg de parameters van de
ruimte in dewelke ze gedefinieerd worden te veranderen.
Wanneer we nog een stap verder zouden denken en architecturale concepten
verplaatsen van ruimtes met drie dimensies naar een vierdimensionaal continuüm
waarin een interactie tussen ruimte en tijd plaatsvindt, staan de deuren open voor een
aantal nieuwe intrigerende mogelijkheden die plaats kunnen maken voor een nieuw
architecturaal denken.
�.�. NURBS
NURBS, de afkorting van ‘non-uniform rational B-spline’, is een wiskundig model dat
regelmatig gebruikt wordt in computergrafiek om curven en oppervlaktes te generen
en voor te stellen.
Het vindt zijn oorsprong in het begin van de jaren ’50 toen twee ingenieurs (Bézier
en Casteljau��) uit de auto-industrie op zoek waren naar een manier waarop zij
freeform surfaces exact konden reproduceren. NURBS zijn dan ook lange tijd enkel
beschikbaar geweest in in-huis ontworpen CAD pakketten van autobouwers. Nu zijn ze
alomtegenwoordig in bijna alle CAD pakketten, maar ook in CAM�3, CAE�4 en een aantal
industriële standaarden zoals IGES�5 en STEP�6.
Wat zijn nu de voordelen van NURBS en waarom gebruiken we ze bij digitaal
ontwerpen? De hoofdreden hiervoor is de mogelijkheid van NURBS om een ruim
�� RAMAKRISHNAN C., “An Introduction to NURBS and OpenGL”, University of California, �00� (geraadpleegd op 1� maart �006 op http://www.mat.ucsb.edu/~c.ramakr/articles/dls/nurbs.pdf)�3 Computer-aided Manufacturing�4 Computer-aided Engineering�5 Initial Graphics Exchange Specification is een standaard die een neutral dataformaat definieert dat de digitale uitwisseling tussen CAD-systemen mogelijk maakt in de vorm van schema’s, wire frame modellen of solids.�6 Standard for the Exchange of Product model data (ook bekend als ISO 10303) is een internationale standaard met als doel een werkwijze te voorzien die in staat is om productgegevens doorheen haar hele levenscyclus te beschrijven, en dit onafhankelijk van om het even welk systeem.
tekst_afbeeldingen_01.indd 61 21/03/2006 11:16:58
6�
aanbod van geometrische vormen te tekenen, gaande van rechte lijnen en primitieve
solids tot zeer complex vormgegeven lijnen, oppervlaktes en zelfs volumes. NURBS
bieden bovendien een zeer efficiënt datagebruik, hetgeen van belang kan zijn bij grote
complexe modellen. Zeker wanneer we met teams over de hele wereld via internet aan
deze modellen werken.
NURBS zijn de digitale equivalenten van de vroeger getekende splines uit de
scheepsbouw. Men verkrijgt de gewenste vormen in het gebruikte hout, metaal of
kunststof door er gewichten aan te hangen. Deze gewichten hangen net als de control
points bij NURBS buiten de vorm van de curve zelf. Door de gewichten te veranderen of
te verplaatsen, verandert ook de vorm van de curve. Op een parallelle manier worden
NURBS gemanipuleerd. Ze worden gecontroleerd door control points, weights, knots
en hun graad. Elk control point heeft een daarbij horende weight en knot. Wanneer we
een control point verplaatsen verandert de curve van vorm. De weight geeft aan hoe
sterk de invloed van een control point op de curve is. Een hoge waarde voor de weight
zal ervoor zorgen dat de curve dichter tegen het control point getrokken wordt en vice
versa. Een laatste parameter die NURBS kan veranderen is de graad. Hoe lager deze
is, hoe dichter de curve tegen alle control points ligt.
Door NURBS samen te stellen krijgt men oppervlakken, NURBS surfaces genoemd.
Veelgebruikte varianten op NURBS zijn B-splines en Bézier curves. Bij B-splines zijn de
weights steeds hetzelfde, Béziers curves moet het doen zonder controle over weights
en knots.
Het grote voordeel van curves samengesteld uit splines is hun continuïteit, iets wat we
niet aantreffen bij curves die samengesteld zijn uit bogen.
Een ander voordeel van NURBS objecten, vooral vanuit een conceptueel standpunt,
is het feit dat ze gedefinieerd worden binnen een eigen parametrische ruimte, wat
zich situeert in de driedimensionale cartesiaanse ruimte. Hierop dieper ingaan
brengt ons te ver, maar dit aspect brengt ons wel verder naar het volgende digitale
ontwerpinstrument: parameters.
�.3. Parameters
Parameters kunnen de basis vormen voor krachtige concepten van architecturale
vormen door een reeks mogelijkheden te beschrijven. Constanten in een proces
vervangen door variabelen, enkelvoud door meervoud. Door gebruik te maken van
tekst_afbeeldingen_01.indd 62 21/03/2006 11:16:58
63
parameters kunnen ontwerpers een oneindig aantal gelijkaardige objecten creëren.
Vaak zijn dit geometrische uitingen van een vooropgesteld schema van variabelen die
betrekking hebben op bijvoorbeeld afmetingen en relaties.
Bij parametrisch ontwerpen zijn het de parameters van een ontwerp die vastgelegd
worden, niet de vorm. Berekeningen kunnen gebruikt worden om relaties tussen
objecten te beschrijven. Men spreekt dan van een associatieve geometrie.
Parametrisch ontwerpen houdt vaak een procedural, algoritmische beschrijving van
geometrie in. Zo construeert Marcos Novak in zijn ‘Data-Driven Forms’ en ‘Paracube’, aan
de hand van Mathematica software, wiskundige modellen en generatieve procedures
die beperkt worden door verschillende variabelen. Elke variabele hierin is een veld in
het welk een externe invloed kan geplaatst worden, hetzij statisch, hetzij dynamisch.
Wanneer we deze manier van werken hanteren, stellen we vast dat we minder met
de manipulatie van objecten zelf begaan zijn, maar meer met de manipulatie van
relaties, velden en de kromming van de ruimte. Dit heeft als gevolg dat parametrisch
ontwerpen niet noodzakelijk stabiele vormen oplevert, een punt dat zeker aandacht
verdient wanneer men uit de conceptuele fase treedt.
Hierboven worden parameters vooral vanuit conceptueel standpunt benaderd. Dit is een
aparte werkwijze, maar door de vaak gecompliceerde resultaten niet altijd even direct
bruikbaar in de praktijk. In de dagelijkse architectuurpraktijk vinden we het gebruik
van parameters wel veelvuldig terug in grote projecten met bijvoorbeeld ingewikkelde
vakwerkstructuren en spanten. Elementen in deze vakwerken worden dan zodanig
geprogrammeerd dat zij door slechts parameters te veranderen elk gewenst element
binnen dit vakwerk kunnen aannemen. Wanneer er achteraf wijzigingen aan het
globale ontwerp aangebracht worden, zal niet het hele vakwerk hertekend moeten
worden. In een goed geprogrammeerde structuur volstaat het om de parameters
van het globale ontwerp aan te passen. Zo komen we ook meteen tot een belangrijk
element dat onontbeerlijk is bij het gebruik van parameters: een goed omschreven
ontwerpstrategie, waarbij van meet af aan rekening gehouden wordt met de toepassing
van deze technieken in een later stadium.
Een parametrische invalshoek op ontwerpen zal, wanneer het consequent toegepast
wordt van de conceptuele fase tot de verwezenlijking, grote veranderingen
teweegbrengen in de bouwindustrie, alsook in de rol die de architect hierin zal spelen.
Voor de eerste maal in de geschiedenis gaan architecten niet enkel een specifieke vorm
tekst_afbeeldingen_01.indd 63 21/03/2006 11:16:58
019 - Paracube (boven) en Data-Driven-Forms van Marcos Novak
018 - Het gebruik van particles in een ontwerp voor the port Authority Bus Terminal - Greg Lynn
tekst_afbeeldingen_01.indd 64 21/03/2006 11:17:00
65
van een gebouw ontwerpen, maar wel een reeks principes vastleggen in een sequentie
van parametrische berekeningen waarbij instances27 van het ontwerp gegenereerd
en gewijzigd kunnen worden wanneer nodig. Parametrisch ontwerpen roept daardoor
een halt toe aan gefixeerde oplossingen, en hunkert naar een verkenning, naar een
oneindig aantal mogelijkheden.
2.4. Dynamics en krachtvelden
Een stelling die Greg Lynn onderzoekt in ‘Animate Form’ is dat in het conceptueel
parametrisch ontwerpen de aanwezigheid van contextuele informatievelden zeker
even belangrijk is als de aanwezigheid van het interne parametrische systeem. Met
andere woorden: architecturale vorm is niet enkel een manifestatie van zijn interne,
parametergedreven relationele logica, maar hij heeft ook als doel te antwoorden op
dynamische, vaak variabele, invloeden van zijn omgeving en socio-economische
context. Architecturale vorm kan hierdoor vanuit conceptuele invalshoek een hoogst
plastische, muteerbare entiteit zijn die interacteert met externe krachten. De context
van een ontwerp wordt zo een actieve abstracte ruimte die geleid wordt door een
aantal krachten. Deze krachten worden in de vorm van het ontwerp opgeslagen.
In deze ontwerpwijze is het gebruik van animatiesoftware, niet zo zeer als
presentatiemiddel dan wel als vormgenerator, vaak onmisbaar. Veel ontwerpers
voegen elementen zoals kracht, beweging en tijd pas in een later stadium aan een
ontwerp toe door concepten en optische technieken. Animatiesoftware levert een
werkomgeving waarin kracht, beweging en tijd gelijktijdig met de vorming van het
concept aanwezig kunnen zijn. Greg Lynn illustreert dit in een ontwerp voor de shelter
en het verlichtingsschema voor een busterminal in New York.
“While motion implies movement and action, animation implies evolution of a form and its shaping forces”28
De belangrijkste op beweging gebaseerde modelleertechnieken die we terugvinden in
�7 ‘Instance’ is een term uit het object georiënteerd ontwerpen. Men spreekt van een instance van een object A wanneer bij het kopiëren van dit object een object B ontstaat dat volledig identiek is en blijft aan object A, zelfs wanneer object A wijzigingen ondergaat.�8 X, “Greg Lynn Form”. (geraadpleegd op 6 maart 2006 op http://www.archilab.org/public/1999/artistes/greg0�en.htm)
tekst_afbeeldingen_01.indd 65 21/03/2006 11:17:00
66
de animatiesoftwarepakketten zijn keyframing, kinematics, dynamics (force fields) en
particle emission.
Onder keyframing verstaan we de meest eenvoudige vorm om een object te animeren.
Wanneer we aan een object een beginfase toekennen (key_01), gevolgd door een
enkelvoudige transformatie waardoor het object haar eindfase bereikt (key_02),
spreken we van keyframing. Key_01 en key_02 vinden elk op een verschillend moment
in de tijd plaats. Binnen dit tijdsverschil zal de software – aan de hand van een door de
gebruiker opgegeven functie – een voorstel doen om de overgang tussen de twee fases
zo vloeiend mogelijk te laten verlopen. Wanneer de gebruiker meer controle wenst over
deze overgangen kan hij dit door de functie nauwkeuriger te beschrijven, of door extra
keyframes in te voegen.
Kinematics�9 kennen we als de techniek om de beweging van een object of een
hiërarchisch systeem van objecten te bestuderen. Massa en externe krachten worden
hier in eerste instantie niet in rekening gebracht, maar kunnen achteraf wel aan deze
systemen toegevoegd worden. In deze techniek spreken we van skeletons (skeletten),
bones (benen) en joints (verbindingen). Een skeleton wordt opgebouwd uit bones die
aan elkaar gelinkt zijn door middel van joints. Hoe het ene bone op een ander reageert
hangt af van het type joint waarvan gebruik gemaakt wordt.
Wanneer dergelijk systeem ontworpen is, kan dit aan externe krachten onderworpen
worden, waardoor transformaties in de structuur plaatsvinden zonder dat er
vervormingen in de elementen (de bones) zelf optreden. Door een huid aan zo een
structuur toe te voegen ontstaan ruimtes waarin deze vervormingen op een expressieve
manier tot hun recht komen.
In tegenstelling tot kinematics houdt dynamische simulatie wel rekening met de effecten
van krachten op de beweging van een object of een systeem van objecten. Fysieke
eigenschappen van objecten zoals massa, elasticiteit en statische en dynamische
wrijving worden gedefinieerd, maar kunnen nog steeds in tijd veranderen door hun
parameters te animeren. Zwaartekrachtvelden, wind of turbulenties worden toegevoegd.
Obstakels en botsingen en zelfs contextgebonden fenomenen zoals voetgangers- en
verkeersstroom, uitzichten, patronen, gebruiksintensiteit, enz. worden in de simulatie
opgenomen. Achteraf wordt de dynamische simulatie berekend.
�9 Deployable Structures Laboratory. (geraadpleegd op 18 februari 2006 op http://www.civ.eng.cam.ac.uk/dsl); Kinetic Design Group, MIT. (geraadpleegd op 18 februari 2006 op http://www.robotecture.com/kdg/)
tekst_afbeeldingen_01.indd 66 21/03/2006 11:17:00
020 - Keyframing, de eerste en laatste key worden gedefinieerd door de gebruiker, de computer maakt een interpolatie voor de ontbrekende frames
tekst_afbeeldingen_01.indd 67 21/03/2006 11:17:02
021 - Kinematics (sequentie)
tekst_afbeeldingen_01.indd 68 21/03/2006 11:17:03
0�� - Kinematics
tekst_afbeeldingen_01.indd 69 21/03/2006 11:17:05
023 - Particles (sequentie)
tekst_afbeeldingen_01.indd 70 21/03/2006 11:17:06
0�4 - Particles
tekst_afbeeldingen_01.indd 71 21/03/2006 11:17:08
7�
Particles maken vaak deel uit van dynamische situaties. Zij kunnen vergeleken worden
met stofdeeltjes in een stofwolk. Wij zien enkel de wolk als geheel en hoe deze reageert
op externe krachten zoals wind en turbulenties. Elk deeltje leidt echter zijn eigen leven,
maar hangt hierbij sterk af van de naastliggende deeltjes. In animatiesoftware kunnen
deze wolken sterk vereenvoudigd worden, waardoor het gemakkelijker wordt om
uit deze complexe structuren vereenvoudigde patronen te distilleren. Deze kunnen
bruikbare informatie opleveren en verrassende inzichten scheppen in bepaalde
situaties.
Tijdens mijn studies heb ik reeds gebruik gemaakt van particle emission als
ontwerpinstrument. Deze projecten zijn terug te vinden in de casestudy over mijn
eigen projecten.
De idee van incorporatie van beweging in architectuur – iets wat bijna per definitie
statisch en onbeweegbaar is – is niets nieuws. Het was een van de idealen van de
moderne architectuur, zij het dat men daar vooral streefde naar beweging in de vorm
van flexibiliteit.30
�.5. Datascapes
“Physical form is the resolution at one instant of time of many forces that are governed by rates of change. In the urban context the complexity of these forces often surpasses human comprehension. A machine, meanwhile, could procreate forms that respond to many hereto un-manageable dynamics. Such a colleague would not be an omen of professional retirement but rather a tickler of the architect’s imagination, presenting alternatives of form possibly not visualized or not visualizable by the human designer.”3�
Gebouwen worden opgetrokken in een complex web van stedenbouwkundige en
bouwtechnische regelgeving. Bovendien moet de ontwerper rekening houden met
een aantal omgevingsfactoren zoals zonnestand, wind, enz. Deze factoren slorpen een
30 Het Philips paviljoen, dat Le Corbusier samen met Iannis Xenakis voor expo ’58 in Brussel ontwierp, is hier een sprekend voorbeeld van.31 NEGROPONTE N., The Architecture Machine, Cambridge, MIT Press, 1970.
tekst_afbeeldingen_01.indd 72 21/03/2006 11:17:08
0�5 - Philips Paviljoen van Le Corbusier op Expo ‘58 in Brussel
tekst_afbeeldingen_01.indd 73 21/03/2006 11:17:08
026/027 - Metacity/datatown - MVRDV
tekst_afbeeldingen_01.indd 74 21/03/2006 11:17:11
75
groot deel van de tijd die aan een ontwerp besteed kan worden op. Van – hoofdzakelijk
openbare – gebouwen wordt echter verwacht dat ze ook op sociaal, economisch en
politiek vlak aan bepaalde eisen voldoen. Hier gaat het meestal om meer dynamische,
moeilijk te voorspellen, factoren die hun eigen force fields hebben. De grote variëteit aan
gebruikers is hiervan een voorbeeld. Deze invloeden zijn moeilijker rationeel te bekijken,
maar sommige van deze invloeden kunnen gemeten worden en de veranderingen
hierin kunnen weergeven worden. Zo kan men analyses van het verleden, het heden,
maar ook reflecties op de toekomst maken.
In dit kader introduceerde MVRDV3� het begrip datascape, wat voor hen visuele
representaties van meetbare krachten zijn die invloed uitoefenen op het concept en
de ontwikkeling van een ontwerp. Deze informatielandschappen zijn essentieel om te
begrijpen hoe deze moeilijk vatbare invloeden zichzelf manifesteren in de gebouwde
omgeving en hoe sociale, economische, politieke en culturele fluxen en verschuivingen
een invloed hebben op hedendaagse architectuur.
Wanneer we de aanpak van MVRDV verder bekijken, merken we dat zij voor elke
factor een aparte datascape opzetten. De verschillende datascapes die dan bekomen
worden, en relevant zijn voor de context, worden gesuperposeerd. Zo creëert men een
complexe ruimtelijke enveloppepe met vaak tegenstrijdige, paradoxale voorwaarden.
Een ruimte die enkel vanuit het menselijke brein quasi onmogelijk tot stand zou kunnen
zijn gekomen, een digitale voedingsbodem voor een nieuw architecturaal project. De
uitdaging ligt erin te vermijden dat deze diagramma van contextuele stromen en
krachten letterlijk in een architecturale vorm vertaald worden.
MVRDV experimenteert met dit principe in de vorm van een video-installatie, metacity/
datatown33 getiteld. Ze gaan er prat op dit enkel op data gebaseerd te hebben. Het stelt
een stad voor die door informatie beschreven wil worden, een stad die geen topografie,
geen voorgeschreven ideologie, geen representatie en geen context kent. Het is een
denkoefening voor een toekomst waarin we te maken kunnen krijgen met steden van
meer dan �40 miljoen inwoners in een wereld met meer dan 88 miljard mensen. In
dergelijke conceptuele oefeningen kunnen datascapes heldere inzichten scheppen in
buitengewoon complexe situaties.
3� X, MVRDV, Madrid, El croquis, 2003.33 JODIDIO P., Architecture NOW!, Keulen, Taschen, �001
tekst_afbeeldingen_01.indd 75 21/03/2006 11:17:11
76
2.6. Metamorfose
De meeste modelleersoftwarepakketten bieden een uitgebreide instrumentenset
om transformaties toe te passen. Dit geeft ontwerpers een extra mogelijkheid om
onderzoek te doen naar vormelijke varianten van een reeds verkregen geometrie.
Primaire transformaties zoals twisting (verdraaien) en bending (buigen) kunnen
hiervoor op een eenvoudige wijze aangewend worden.
Door in de animatiesoftware de vierde dimensie – tijd – toe te voegen aan het
vervormingsproces, krijgen we de mogelijkheid om letterlijk vorm en ruimte van een
metamorfose van een object weer te geven. Wanneer we hierbij met het hierboven
besproken keyframing werken zal de ontwerper de toestand van het object in zijn
metamorfose op een aantal punten vastleggen. De computer zal op een vloeiende
manier deze toestanden met elkaar verbinden en hierdoor een (groot) aantal
tussenfasen creëren. De ontwerper kan tussen deze geïnterpoleerde resultaten op
zoek gaan naar een fase die bruikbaar is als basis voor een verder ontwerp.
Een andere interessante hedendaagse modelleertechniek is morphing. Hier worden
verschillende vormen aan elkaar geblend om een reeks van hybride vormen te creëren
die liggen tussen het basis- en het doelobject. Ruimtes die bijvoorbeeld in typologie
van elkaar verschillen door de eraan gekoppelde functie kunnen zo in een soort van
tussenstadium terecht komen waardoor een enkele ruimte geschikt kan worden voor
beide functies.
Kolatan en Mac Donald34 maken van deze technieken gebruik in een aantal van hun
projecten. Een van hun meest opvallende ontwerpen is Housings. Het vormt de basis
voor een project op lange termijn dat zich op experimentele ontwerpen voor mass-
customized geprefabriceerde huisvesting concentreert. Het uiteindelijke ontwerp
bestaat uit zes huizen die geselecteerd werden uit een serie digitaal ontwikkelde
varianten. De basis van het proces kwam tot stand door een blend-operatie (letterlijk:
mengoperatie) uit te voeren tussen het plan van een standaard drie slaapkamerhuis en
een aantal ‘targets’. Deze ‘targets’ werden in mijn bron niet verder beschreven, maar
een grondplan van het bouwterrein zou een mogelijk ‘target’ kunnen zijn. Met Housing
onderneemt men een poging om de vraag naar seriële en organische samenstelling
34 X, “Kolatan / Mac Donald studio”. (Geraadpleegd op 13 maart �006 op http://www.archilab.org/public/2000/catalog/kolata/kolataen.htm)
tekst_afbeeldingen_01.indd 76 21/03/2006 11:17:11
0�8 - Morph van een vlak naar een bol
tekst_afbeeldingen_01.indd 77 21/03/2006 11:17:13
0�9 - Housings - Kolatan and Mac Donald
tekst_afbeeldingen_01.indd 78 21/03/2006 11:17:13
030 - Lattice (boven), lattice deformation (onder)
tekst_afbeeldingen_01.indd 79 21/03/2006 11:17:20
031 - Path deformation
tekst_afbeeldingen_01.indd 80 21/03/2006 11:17:21
81
van architecturale ontwerpen te onderzoeken aan de hand van drie parallelle pistes.
Ten eerste, in relatie tot digitale processen die de mogelijkheid bieden gebruik te
maken van veranderlijke herhalingen, organische transformaties, en kruisverwijzingen.
Het tweede scenario heeft betrekking op de uitvoerbaarheid: kan een hybride
vorm bestaande normatieve types in een bepaalde sociale, culturele, economische,
ecologische, geologische en klimatologische context overtreffen? En tot slot onderzoekt
men tijdens hetzelfde proces een nieuwe generatie van samengestelde materialen en
digitale productietechnologieën.
Vervorming van de lattice box35 van een object (lattice deformation) en vervorming
langs een pad (path deformation) zijn twee andere veelgebruikte technieken die
bruikbaar kunnen zijn om organisch te ontwerpen.
Lattice deformation36 is een vrije vervorming van een object door de controlpoints van
de lattice box te verplaatsen, roteren of verschalen. Meestal gebeurt dit via deformatie
door een trivariate bézier.
Path deformation37 wordt gebruikt wanneer men een object op zijn plaats wil houden
terwijl men het vervormt volgens een bepaald pad. Het object is dan gelinkt aan een
spline of NURB. Wanneer men deze verandert, zal het object op een gelijkaardige
manier veranderen.
�.7. Genetica
Parallel aan de wetten die het ontstaan en de vorm van levende wezens sturen, ons
DNA, vinden we een conceptuele ontwerpmethode die we genetica noemen. In DNA-
strengen worden variaties op een soort bekomen door gencross-over en mutatie.
Dit concept van biologische groei en vorm kan volgens John Frazer38 als generatief
proces op architectuur toegepast worden. Architecturale concepten komen tot uiting
als een reeks van generatieve regels. Hun evolutie en ontwikkeling kan echter digitaal
35 Variante van een bounding box (het kleinste, meestal balkvormig, volume waarbinnen een 3D-object past). Kenmerkend voor een lattice box zijn de extra onderverdelingen in de zijvlakken van het omringende balkvormige volume en de aanwezigheid van control points.36 X, FFD (Box/Cylinder) Modifiers, 3ds max 7 reference37 X, PathDeform Modifier, 3ds max 7 reference38 FRAZER J., “An Evolutionary Architecture”, Architectural Association Publications, Themes VII, . ( geraadpleegd op 1� maart �006 op http://www.autotectonica.org/)
tekst_afbeeldingen_01.indd 81 21/03/2006 11:17:21
8�
gecodeerd worden. Ook hier weer krijgen we een groot aantal prototypische vormen
die dan geëvalueerd kunnen worden op basis van hun prestaties in een gesimuleerde
omgeving.
Daar waar deze werkwijze abstract overkomt, is de werkwijze van Karl Chu, die hij
verbeeldt in “proto-bionic” architectuur, opgebouwd rond een concreet wiskundig
model, namelijk dat van het Lindermayer Systeem (L-system39). L-systems worden in
modelleersoftware vaak gebruikt om simulaties van de groei van planten en mineralen
te simuleren. Via deze systemen kan men door middel van een eenvoudige set formules
zeer complexe objecten creëren.
2.8. Performatieve architectuur
Een ander soort architectuur dat zijn opmars maakt, is de performatieve architectuur.
Hier worden de ‘prestaties’ van een gebouw als uitgangspunten voor een ontwerp
genomen. Er wordt gebruik gemaakt van digitale technologieën om een prestatiegerichte
simulatie af te leveren die een nieuwe invalshoek vormt naar het ontwerp toe.
In deze nieuwe informatie- en simulatiegedreven ontwerpcontext wordt het
expanderende paradigma van prestatiegericht ontwerpen zeer ruim geïnterpreteerd,
gaande van financiële (het standpunt van de bouwheer), ruimtelijke, sociale en culturele
tot puur technische aspecten (structureel, thermisch, akoestisch,…).
Analytische berekeningstechnieken, gebaseerd op de finite-element method (FEM)
– waar een model opgedeeld wordt in kleine, met elkaar verbonden mesh-elements
– worden gebruikt om op nauwkeurige wijze structurele, energetische en vloeistof-
dynamische analyses voor gebouwen van om het even welke vormelijke complexiteit
op uit te voeren. De resultaten hiervan worden meestal grafisch weergegeven. Door
deze analyses dan weer te superposeren kunnen we op een relatief eenvoudige manier
een oplossing selecteren die een optimale prestatie biedt.
Concreet denken we hier aan bijvoorbeeld een hoog flatgebouw, omgeven door een
aantal andere flatgebouwen. Dit is een situatie die aan de voet van het gebouw vaak
heel wat turbulenties met zich kan meebrengen. Men kan hierop anticiperen door aan
de hand van dergelijke performatieve modellen de vorm van dit gebouw optimaal voor
39 HENDRIKX W., “Het gedrag van planten binnen een ecosysteem”, Thesis aan de Transnationale Universiteit Limburg, juni �004. (Geraadpleegd op 13 maart �006 op http://lumumba.uhasselt.be/~wozlev/thesis/doc/Thesistekst.doc)
tekst_afbeeldingen_01.indd 82 21/03/2006 11:17:21
032 - L-system sequentie
tekst_afbeeldingen_01.indd 83 21/03/2006 11:17:23
033 - L-system
tekst_afbeeldingen_01.indd 84 21/03/2006 11:17:25
034 - ZED-project van Future Systems
tekst_afbeeldingen_01.indd 85 21/03/2006 11:17:28
035 - CFD-analyse van windstromen voor project ZED
tekst_afbeeldingen_01.indd 86 21/03/2006 11:17:31
87
deze situatie te concipiëren.
In het kader van het ‘Zero Emissions’ beleid van de Europese Commissie, zijn Future
Systems40 en het Martin Centre (het departement architectuur aan Cambridge
University) een onderzoek gestart naar de haalbaarheid hiervan. Ze ontwierpen een
gebouw dat uitgerust wordt met een windturbine die genoeg energie levert om het
hele kantoorgebouw in zijn eigen energiebehoefte te laten voorzien. De vorm van
het gebouw werd met behulp van CFD41-software zo geconcipieerd dat de wind deze
turbine op een zo efficiënt mogelijke wijze kan aandrijven.
3. Parametrisch ontwerpen als methode4�
Architectuur en engineering beroepen zitten momenteel op een technologische
tijdbom, welke het uitzicht van deze vakgebieden wel eens drastisch zou kunnen
veranderen. Parametrisch ontwerpen zou hierin door zijn flexibel karakter wel eens
een doorslaggevende rol kunnen spelen. Door te werken met parameters kan een
ontwerp in een late fase nog gemakkelijk grote veranderingen ondergaan. Bij zulke
grote veranderingen volstaat het vaak – op voorwaarde dat je parametrisch model
goed gestructureerd opgebouwd is – om enkele parameters aan te passen, hetgeen
zijn weerslag zal hebben op alle hieraan gekoppelde onderdelen. Hierdoor is het niet
meer nodig reeds getekende informatie handmatig (tekenkundig) aan te passen.
Doordat het op computers mogelijk is bijna alles via parameters aan te sturen, is
parametrisch ontwerpen een ontwerpmethode die gebruik kan maken van alle hierboven
besproken ontwerpinstrumenten die ontwerpsoftware ons ter beschikking stelt. Deze
ontwerpmethode wordt aangeduid met de afkorting PEN43 (Parametric-ENabled). Ze
wordt in de tijd echter voorafgegaan door BIM44. BIM mag daarom als grondlegger van
het parametrisch ontwerpen beschouwd worden, maar het is de PEN-methode die voor
het eerst optimaal gebruik maakt van parameters in een ontwerpomgeving.
40 http://www.future-systems.com/41 Computational fluid dynamics: gebruik makende van computers analyseert men problemen in verband met fluid dynamics (vloeibare dynamica)4� SCHINNERER V., “Preparing for Building Information Modeling” , AIA. (Geraadpleegd op 13 maart �006 op http://www.aia.org/nwsltr_pm.cfm?pagename=pm_a_20050722_bim)43 SELETSKY P., “Goodbye CAD. Goodbye BIM. Hello PEN”, AECbytes Viewpoint, nr. 3, 10 maart �004 (geraadpleegd op 6 februari 2006 op http://www.aecbytes.com/viewpoint/2004/issue_3.html) 44 Building Information Modeling: ontwerptools zoals ArchiCAD, Catia, Revit en Triforma maken van deze werkwijze gebruik
tekst_afbeeldingen_01.indd 87 21/03/2006 11:17:31
88
BIM heeft architecten en ingenieurs doen inzien dat deze hulpmiddelen nieuwe
mogelijkheden bieden om hun werk te documenteren op punten waar het digitaal
tekenen van lijnen en cirkels om architecturale elementen weer te geven niet
langer volstaat. Deze elementen kunnen nu vervangen worden door parametrisch
gemodelleerde objecten. Al deze elementen – die door ze samen te voegen een
gebouw gaan vormen – worden aan een database gekoppeld die ervoor instaat dat
deze elementen op een conventionele manier op ‘plan’ gezet worden – gegenereerd
uit het 3D model. Op deze manier verkrijgen we hoogst interactieve, zelfanalytische
plannen. Wanneer men een deur verplaatst, zal dit zijn neerslag hebben in zowel de
snedes als op grondplan als in de detaillering. Deze manier van werken leidt tot een
zeer grote tijdsefficiëntie omdat men niet steeds 2D-tekeningen moet gaan aanpassen
met de laatste nieuwe details – een proces waarin zeer vaak nodeloos fouten sluipen.
Nu kunnen we ons natuurlijk de vraag stellen tot wat dit BIM juist leidt. Blijft het niet
beperkt tot een efficiënter produceren van conventionele 2D-informatie?
In zekere zin is dit zeker het geval. BIM moeten we eerder zien als een lineaire
verandering ten opzichte van het klassiek omgaan met ontwerpen en uittekenen. De
echte stap voorwaarts wordt vandaag gezet door PEN. Het verschil tussen beide vinden
we terug in het ‘representeren’ van een gebouw tegenover het ‘simuleren’ van het
bouwen. Het gaat om een methodologie die de kracht die vervat zit in het bedenken,
bouwen en controleren van een virtueel gebouw samenbrengt, modelleert, visualiseert,
analyseert en simuleert – en onvermijdbaar linkt aan de conceptie, constructie en
controle van een echt gebouw.
Welke waarde heeft PEN nu concreet voor architecten en ingenieurs? Tot nu toe hebben
de pioniers in PEN-modellen (Archicad, Revit, etc…) een minimale invloed gehad op
onze ontwerpcultuur. Ze hebben wel een richting aangegeven naar een beduidend
productiever ontwerpproces voor de enkelingen die hierin interesse toonden. Wanneer
we PEN echter naar een hoger niveau tillen en een heel designteam simultaan aan een
PEN-model laten werken – meerbepaald aan verschillende aspecten van het bouwen
– zouden we tot een werkwijze kunnen komen die verder gaat dan het quasi lineaire
werken van BIM.
Een nauwere samenwerking tussen architect en ingenieur creëert een andere kijk op
aansprakelijkheid, waardoor ideeën die vroeger onmogelijk leken vanuit hun gescheiden
perspectief op de zaken, nu eindelijk werkelijkheid kunnen worden. Er ontstaat een
tekst_afbeeldingen_01.indd 88 21/03/2006 11:17:31
89
realtime samenwerking tussen alle ingenieurdisciplines, de bouwheer en de architect,
rechtstreekse fabricatie van bouwelementen, gekoppelde raming en meetstaat,
simulatie van specifieke constructiewijzen en logistiek op de werf, RFID (radio-frequency
identification) tagging van alle bouwelementen, bouwfysische analyses, integratie van
technische installaties,…
Zoals men kan zien gaat het hier niet meer enkel om het modelleren van een gebouw,
maar over het aanbieden van een rijk aanbod aan services, analyses, berekeningen en
simulaties, onafhankelijk van een enkele softwareoplossing.
Is deze manier van werken werkelijk haalbaar? En indien ja, hoe kunnen architecten en
ingenieurs zich voorbereiden om dit in hun werkomgeving te integreren? Het staat als
een paal boven water dat architecten ernaar snakken om meer controle uit te oefenen
over het bouwproces. Hiervoor zullen zij risico’s moeten dragen, maar dit kan in de
toekomst enkel leiden tot vooruitgang.
Architecten zullen er vooral voor moeten zorgen dat ze niet aan het kortste eind trekken.
Er zullen snel bouwfirma’s ontstaan die zelfstandig dit hele proces kunnen organiseren,
waardoor de rol van architect als ontwerper en bouwer nog steeds beperkt zal blijven.
Dit heeft als gevolg dat de kwaliteit van de bouwwerken die op deze manier tot stand
komen weer matig zal worden. We kunnen dit vergelijken met de huidige trend waarbij
architecten visualisaties moeten uitbesteden omdat zij zelf niet genoeg op de hoogte
zijn van de meest recente technieken op dit gebied. Hierdoor laten zij een grote kans
liggen om de kwaliteit van hun architectuur op te schroeven, want zeer vaak zouden zij
in staat zijn hierdoor een aantal essentiële fouten te elimineren en bovendien zouden zij
actiever meedenken over de beeldende waarde van hun architectuur. Zoals dit vaak het
geval is met visualisaties zal bijvoorbeeld de detaillering diepgang missen omdat deze
door de constructeur vaak niet met dezelfde fijngevoeligheid behandeld zal worden dan
wanneer dit door de architect gedaan zou worden.
4. Rapid prototyping en de integratie in het ontwerpproces
Rapid prototyping is een techniek die beter bekend staat als ‘3D printen’. Strikt
genomen is rapid prototyping echter een verzamelnaam waaronder 3D printen, maar
ook stereolithografie en selective laser sintering behoren. Tot op vandaag zijn het
hoofdzakelijk productontwikkelaars, de medische sector en een aantal nichesectoren
die veelvuldig van deze technieken gebruik maken. Door de snelle ontwikkeling en
tekst_afbeeldingen_01.indd 89 21/03/2006 11:17:31
90
de als maar stijgende kwaliteit van de afgeleverde producten kan deze techniek
tegenwoordig zelfs in massaproductie ingeschakeld worden. Door de steeds
toenemende mogelijkheden van deze machines krijgen we een veel groter rendement.
De relatief grote investering die de aankoop vergt wordt hierdoor gecompenseerd,
waardoor steeds meer en meer vooruitstrevende architectenbureaus hun toevlucht
zoeken tot dit flexibel hulpmiddel tijdens het ontwerpproces. William J. Mitchell45, een
toonaangevend figuur wanneer we het hebben over de zoektocht naar een symbiose
tussen architectuur en (CAD/CAM)-technologie, introduceerde al vroeg de eerste rapid
prototyping in het architectuurproces als een methode om driedimensionale modellen
te vertalen naar NC processing, bruikbaar voor fabricatie.
Een tekortkoming waar de huidige machines nog mee moeten afrekenen, is de beperkte
grootte waarin men kan afprinten. Standaard machines slagen er in om modellen van
ongeveer 35x35x35 cm af te printen. Er zijn machines op de markt die grotere objecten
printen, maar de kostprijs hiervan loopt al snel op en de tijd die zo een print in beslag
neemt loopt al snel op tot enkele dagen.
Rapid prototyping leent zich door zijn relatief lage gebruikskostprijs en hoge flexibiliteit
uitstekend tot het maken van studiemaquettes en prototypes van specifieke details.
We merken echter op dat het gebruik van deze techniek maar al te vaak beperkt blijft
tot het uitprinten van afgewerkte 3D modellen tot presentatiemaquettes. Willen we
echter vooruitgang maken en de mogelijkheden van dit nieuwe instrument ten volle
benutten, zal er op dit gebied nog een mentaliteitswijziging moeten plaatsvinden.
Stereolithografie is momenteel een van de meest gebruikte rapid prototype technieken
voor kunststofobjecten. De werking ervan is even eenvoudig als geniaal. Vertrekkende
van een 3D bestand46 wordt een object laag per laag opgebouwd (een tiental lagen per
millimeter) in een polymeerbad waarin het polymeer verhardt op die plaatsen waar
het door een UV-laserstraal geraakt wordt. Indien het model overkragingen bevat die
tijdelijk ondersteund moeten worden, worden die automatisch gegenereerd tijdens het
invoeren van het model in de machine.
45 Uit “An interview with William J. Mitchell on new space for learning, education and creativity.”, MIT, Cambridge, Herfst 2003 (geraadpleegd op 17 maart 2006 op http://web.media.mit.edu/~federico/creativity/mitchell/wjm_trans.htm)46 .STL, de meest gebruikte interface tussen CAD-programma’s en de rapid prototyping machines
tekst_afbeeldingen_01.indd 90 21/03/2006 11:17:32
UV-laser, verplaatsbaar in XY-richting
lift, beweegt in Z-richting
support
IR-laser, verplaatsbaar in XY-richting
verwarming + klimaatcontrole
piston, verplaatsbaar in Z-richting
piston, verplaatsbaar in Z-richting
piston, verplaatsbaar in Z-richting
poedervat
nivellerende trommel
036 - SLA / 037 - SLS
tekst_afbeeldingen_01.indd 91 21/03/2006 11:17:33
9�
Een andere veelgebruikte techniek is SLS47. In de casestudy ‘Manneke Pi’ wordt van
deze techniek gebruik gemaakt om een prototype te ontwikkelen. SLS is een additieve
productietechniek waarbij het model laag voor laag opgebouwd wordt uit nylonpoeder.
Dit is ook mogelijk met polystyreen, een aantal metaalpoeders – zoals roestvrij staal-
, brons48- en zelfs titaniumpoeder49 – en gieterijzand50. Door gebruik te maken van
een hoog-vermogen laser (bijvoorbeeld een carbondioxide laser) wordt het poeder
plaatselijk verhit van 179°C tot 180°C – de smelttemperatuur van nylonpoeder – en
aan elkaar gesmolten. De aansturing gebeurt ook hier weer op basis van een .STL-
bestand. Het uiteindelijk verkregen prototype is mechanisch belastbaar, zodat ook
functionele klikverbindingen en scharnieren gemaakt kunnen worden. Verder kan in
deze prototypen geboord en geschroefd worden.
Het SLS prototype kan achteraf geïmpregneerd worden met een speciale hars, waardoor
het prototype waterdicht en drukbestendig wordt.
Een belangrijk voordeel ten opzichte van stereolithografie is de mogelijkheid om in de
bak met poeder meerdere objecten tegelijkertijd te vervaardigen. Het losse poeder
doet namelijk dienst als ondersteuning voor alle objecten. Hierdoor kan een grotere
productiviteit bekomen worden.
Andere technieken zoals de 3D-printer (waarvan de Z-Corp51 de bekendste merknaam
is) bestaan erin het model eveneens op te bouwen in lagen, maar dan door het materiaal
laag per laag te printen. De grondstof hiervoor is vaak een poeder waarover een inkjet-
printkop een bindmiddel verspreidt. Dit proces herhaalt zich laag na laag, om zo het
object op een manier die analoog is aan stereolithografie op te bouwen. Het voordeel
van deze techniek is dat men op deze manier in staat is verschillende materialen te
combineren in een object. Bovendien is de maximale afdrukgrootte over het algemeen
groter dan die van stereolithografie.
47 X, “Selective Laser Sintering (SLS)”, Mercatel. (geraadpleegd op 14 maart �006 op http://www.mercatel.nl/prototyping/sls.htm)48 X, “Rapid Prototyping”, Paramount PDS (geraadpleegd op 17 maart �006 op http://www.paramountind.com/business_prototyping.html)49 ENGEL B., BOURELL D.L., “Titanium alloy powder preparation for selective laser sintering”, Rapid Prototyping Journal, juni �000, nr. �, p. 97 - 106 (geraadpleegd op 17 maart �006 op http://www.emeraldinsight.com/Insight/viewContentItem.do?contentType=Article&hdAction=lnkhtml&contentId=1455159)50 Gieterijzand is de verzamelnaam voor de reststof die ontstaat bij het gebruik van gietvormen in ijzergieterijen.51 http://www.zcorp.com/
tekst_afbeeldingen_01.indd 92 21/03/2006 11:17:33
93
5. Metadata
Metadata kunnen we in de ruime zin van het woord verstaan als data die naast of achter
andere data verscholen zitten. M.a.w. metadata zijn data over data. Nog eenvoudiger,
maar hierdoor ook iets minder nauwkeurig, kunnen we zeggen dat metadata ‘informatie
over data’ zijn.
In een �D-tekening kunnen bijvoorbeeld het nummer van de tekening, de naam van
een object,… beschouwd worden als metadata. Een eenvoudig 3D object zoals een
kubus kan heel wat metadata bevatten. Zo kan aan de kubus een naam meegegeven
worden, maar ook het materiaal waaruit de kubus moet bestaan, de kleur, de kostprijs,
de afmetingen en zijn status in het productieproces. Het zijn veel voorkomende
voorbeelden van metadata die aan een eenvoudig 3D object gekoppeld kunnen
worden.
In een Product Lifecycle Management omgeving5�, waar data waarden kunnen hebben
die de geometrie omschrijven, kunnen metadata informatie bevatten die de betekenis
van de waarden beschrijft. Life cycle status of effectiviteit zijn hiervan voorbeelden.
Metadata bestaan vaak uit informatie die niet enkel van belang is voor de ingenieurs
en fabrikanten. Kleur kan van belang zijn voor de marketingafdeling. Kostprijs kan van
betekenis zijn verkoopsafdelingen en de status van een object – of het nu om WIP
(work in progress) of om al afgewerkte producten gaat – heeft zijn nut in bijna elk
stadium van het fabricatieproces.
Het is vanzelfsprekend dat metadata niet nieuw zijn. Metadata worden al lange tijd in
ontwerp en fabricatie gebruikt. Zelfs buiten CAD systemen vinden we het gebruik van
metadata regelmatig terug. We kunnen zelfs stellen dat de hierboven aangehaalde
definitie toepasbaar is zowel in computeromgevingen, op papier als in onze geheugens.
Metadata kennen we al net zo lang als we conceptueel kunnen denken.
Wat maakt metadata vandaag de dag zo belangrijk? Het antwoord hierop vinden we
terug in de manier waarop engineering zich verplaatst van fysieke representatie naar
digitaal model. We zitten vandaag op een scharnierpunt in de tijd waarop een aantal
sleutelfactoren volwassen geworden zijn en daardoor de mogelijkheid creëren om
5� PLM-omgevingen ondersteunen een ontwerper in zijn ontwerpproces en het beheer ervan, van concept tot gerealiseerd product. Meestal wordt hiermee een softwareomgeving bedoeld.
tekst_afbeeldingen_01.indd 93 21/03/2006 11:17:33
94
een volledig bruikbaar digitaal model te leveren – iets wat al verschillende jaren de
ontbrekende schakel blijkt te zijn.
Quasi-fysieke communicatie tussen verschillende systemen is niet langer de enige
mogelijkheid. Het is uitgegroeid tot bussiness as usual. Ethernet, het internet en
protocollen zoals TCP/IP53 staan efficiënte communicatie tussen computers toe.
Belangrijk is ook dat deze communicatie hierdoor niet enkel en alleen meer tussen
computers binnen eenzelfde bureau hoeft te gebeuren. Communicatie is zelfs mogelijk
wanneer de twee afdelingen zich aan de andere kant van de wereld bevinden.
Deze nieuwe bouwstenen van communiceren liggen aan de basis van een groot aantal
toepassingen om informatie te delen. Werkbare digitale modellen, zelfs de meest
complexe projecten, zijn hierdoor realiteit geworden. Deze realiteit vraagt van deze
modellen natuurlijk meer dan enkel geometrie met de daarbij horende visualisaties.
Dit resulteert in een steeds stijgende vraag naar informatie. Metadata zullen hierin als
drager een sleutelrol spelen.
Hoewel metadata iets vrij abstract lijkt, worden er toch voortdurend nieuwe standaarden
en technieken ontwikkeld om metadata op een efficiënte wijze te kunnen gebruiken.
XML is ongetwijfeld één van de bekendste recente ontwikkelingen op dit gebied.
XML (eXtensible Markup Language) is een standaard voor het definiëren van formele
markup-talen voor de representatie van gestructureerde gegevens in de vorm van
platte tekst. Deze representatie is zowel machineleesbaar als leesbaar voor de mens.
XML is een bepaalde manier om gegevens gestructureerd vast te leggen. Het is niet
alleen geschikt om gegevens in op te slaan maar wordt de laatste tijd ook meer en
meer gebruikt om gegevens via het internet te versturen.
XML zorgt voor die herkenbaarheid van gegevens. Voorbeeld: een XML-bestand dat
een kubus en een bol van eigenschappen voorziet zou er als volgt uit kunnen zien:
<?xml version=”1.0” encoding=”ISO-8859-1”?><3D model naam=”een kubus en een bol”> <kubus> <naam>kubus_01</naam> <kleur>rood</kleur> </kubus>
53 TCP/IP is een verzamelnaam voor de reeks netwerkprotocollen die voor een grote meerderheid van de netwerkcommunicatie tussen computers instaan
tekst_afbeeldingen_01.indd 94 21/03/2006 11:17:33
95
<bol> <naam>bol_01</naam> <kleur>geel</kleur> </bol></3D model>
Het gaat in dit bestandsformaat om de structuur van informatie, dit in tegenstelling
tot HTML, waarin het meer gaat om de presentatie van de informatie. In een HTML-
bestand beschrijven de tags wel hoe informatie moet worden gepresenteerd maar niet
wat deze informatie betekent.
Een variant op de XML-standaard die nauwer aansluit bij het file-to-factory gebeuren is
3DXML. Deze werd ontworpen om metadata en geometrische gegevens in eenzelfde
bestand op te slaan. Het gaat hier om een standaard die een 3D model, vaak
gedefinieerd door de VRML54-standaard, voorziet van metadata in XML-formaat. Een
bijkomend voordeel van de 3DXML-standaard is de zeer kleine bestandsgrootte. Dit
is van groot belang, vermits de bestanden waarmee gewerkt wordt vaak via internet
toegankelijk gemaakt zullen worden.
6. Centrale dataopslag (�4u/netwerk bureau)
Het is belangrijk dat alle meewerkende partijen steeds aan het zelfde 3D-model
werken. Op deze manier worden een groot aantal fouten die kunnen ontstaan door
het gebruik van verouderde versies vermeden. Vermits de partijen vaak niet samen
op één locatie werken, kan een oplossing met centrale dataopslag via een beveiligde
internetverbinding vaak uitkomst brengen.
Deze oplossingen worden gekoppeld aan een platform waarin lastenboeken,
werfverslagen, plannen, foto’s,… op een gestructureerde wijze hun plaats krijgen. Door
dit platform op te stellen vanuit verschillende gebruikerniveaus, kan men dit systeem
voor iedereen – zelfs de arbeiders op de werf – toegankelijk maken.
Een voorbeeld van dergelijk platform dat in Nederland ontwikkeld werd is ‘Bouwshare’55.
Deze oplossing koos ervoor om alle activiteiten te laten plaatsvinden op een website
54 Virtual Reality Modeling Language. VMRL staat toe virtuele werelden te creëren op interne netwerken en het internet. Men kan deze aan elkaar linken met een principe dat parallel staat met de gewone hyperlink die we terugvinden in HTML (http://www.w3.org/MarkUp/VRML/)55 http://www.bouwshare.nl/
tekst_afbeeldingen_01.indd 95 21/03/2006 11:17:33
96
waarop elke deelnemer van het desbetreffende bouwproject kan inloggen. Zo kan men
de voor hem/haar relevante documenten opvragen en delen met anderen.
7. Juridische aspecten56
Een bouwproces is op juridisch vlak een complex geheel van overeenkomsten en
handelingen tussen bouwheer, architect, ingenieur, aannemer, bouwpromotor en
mogelijk nog andere partijen. Elk van deze partijen is aansprakelijk voor een deel of
voor het geheel van de schadegevallen of gebreken die zich bij bouwprojecten kunnen
voordoen. Concreet stelt zich dus de vraag voor welke fouten elk van deze partijen
verantwoordelijk kan gesteld worden en meerbepaald hoe die aansprakelijkheden
van de verschillende partijen zich tot mekaar verhouden. Of anders gezegd: wie is
aansprakelijk waarvoor en in welke mate?
Bij file-to-factory-projecten is dit probleem van de verdeling van de aansprakelijkheden
nog acuter. Dergelijke projecten komen namelijk tot stand in samenspraak tussen
architect, technisch expert (ingenieur) en aannemer. Omdat zij werkelijk samenwerken
aan één project, is het heel moeilijk om duidelijk af te bakenen wie precies welk deel
van de opdracht voor zijn rekening genomen heeft. Bijgevolg is dan ook veel moeilijker
te bepalen wie de aansprakelijkheid zal dragen voor welk deel.
In een klassiek bouwproject ontwerpt de architect de bouwwerken en is hij diegene
die de plannen en lastboeken opstelt. Het zal dan ook uitsluitend de architect zijn die
hiervoor de verantwoordelijkheid draagt.
Wel rust op de aannemer de verplichting om de bouwheer te wijzen op conceptiefouten.
Een voorbeeld van een conceptiefout is een fout in de stabiliteit van het gebouw. Ook
een slechte materiaalkeuze wordt beschouwd als een ontwerpfout van de architect.
Hij zal dan ook aansprakelijk zijn wanneer het gekozen materiaal niet geschikt is voor
de toepassing waarvoor het gebruikt wordt. Het gaat zelfs nog verder: wanneer een
architect nieuwe materialen gebruikt en hij zich daarbij niet laat bijstaan door de fabrikant
van deze materialen, is hij als enige aansprakelijk voor de risico’s van de innovatie. Het
56 DEKETELAERE, K., en VERBEKE, A., (eds.), Handboek bouwrecht, Antwerpen, Intersentia, �004, 1093.BURSSENS, F., Aannemingsrecht in hoofdlijnen, Antwerpen, Maklu, �001, 505.
tekst_afbeeldingen_01.indd 96 21/03/2006 11:17:33
97
spreekt dan ook voor zich dat de architect een groot aansprakelijkheidrisico draagt bij
file-to-factory-projecten. Het typische aan dergelijke projecten is immers dat er originele
constructies ontworpen worden waarin ieder onderdeel uniek is. Het is meestal zo dat
het gebouw ontworpen wordt in samenspraak tussen architect, technische expert,
aannemer en fabrikant. Het ontwerpen gebeurt dus in team, wat tot gevolg heeft dat
de architect zijn aansprakelijkheid deelt met de andere betrokken partijen.
Daarnaast kan een architect zich bevrijden van zijn aansprakelijkheid wanneer hij
aantoont dat hij voor specifieke technische studies een beroep heeft gedaan op een
technisch expert omdat hij voor de betreffende studie niet bevoegd is. De architect
zal in dat geval wel moeten aantonen dat de expert goed is in zijn vakdomein. Ook is
hij nog aansprakelijk voor die delen van de studie waarvan hij geacht wordt over de
nodige vakkennis te beschikken.
Voor de uitvoeringsfouten is in principe de aannemer aansprakelijk, omdat het in de
eerste plaats de aannemer is die de werken moet uitvoeren in overeenstemming met
de plannen en het lastenboek van de architect. Wanneer aangetoond kan worden dat
de architect onvoldoende toezicht hield op de werken, kan ook de architect naast de
aannemer aangesproken worden voor uitvoeringsfouten.
Specifiek aan file-to-factory-procedures is dat er gewerkt wordt met innovatieve en
gespecialiseerde technieken en materialen. In zulke omstandigheden zal de aannemer
zich moeilijker van zijn aansprakelijkheid kunnen bevrijden, omdat hij geacht wordt
over een zekere expertise te beschikken waarover de architect moeilijk controle kan
uitoefenen.
De hierboven geschetste principes staan haaks op een file-to-factory-werkwijze. Sterker
nog, de manier waarop de aansprakelijkheden van architect, ingenieur en aannemer
naar huidig recht geregeld zijn, vormt een belemmering voor de doorbraak van deze
manier van werken. De redenering die ons tot deze conclusie brengt is de volgende.
In een file-to-factory-project werken architect, aannemer en ingenieur als één team
aan de opdracht. Het resultaat van deze samenwerking veruitwendigt zich in één enkel
digitaal bestand. Dit document heeft zowel de functie van ontwerpdocument als van
constructief model. Met andere woorden, de architect ontwerpt in het digitaal bestand,
terwijl in datzelfde document ook de constructie van het gebouw moet af te lezen zijn.
tekst_afbeeldingen_01.indd 97 21/03/2006 11:17:34
98
Het bestand moet dus verschillende lagen hebben.
Volgens Branco Kolarevic is het belangrijkste gevolg van deze nieuwe manier van werken
dat de architect de rol krijgt van “coördinator van informatie”.57 Het doel van deze
manier van werken is het hele bouwproces te optimaliseren door het samenbrengen van
informatie. Het eenmaken van de informatie bevordert de efficiëntie op het terrein.
Het juridische gevolg van deze werkwijze is nu dat het digitaal model het belangrijkste
onderdeel wordt van het contract op constructief gebied. Er bestaat slechts één
document, waardoor alle informatie die nodig is uit dat document gehaald moet worden.
Deze werkwijze is dan ook een ware ommekeer in de manier waarop traditioneel een
bouwproces aangepakt wordt.
Volgens de klassieke werkwijze geeft de architect de ingenieur enkel basisplans door.
Op die manier is het erg duidelijk welke zaken de ingenieur toevoegde. Dit maakt het
de architect later ook makkelijker zich te bevrijden van zijn aansprakelijkheid doordat
hij eenvoudiger de aansprakelijkheid van de ingenieur kan aantonen. Het delen van
digitale data tussen de verschillende betrokken partijen wordt ontmoedigd omdat ieder
zijn aansprakelijkheid wil beperken. Men wil duidelijke grenzen trekken tussen ieders
werk, om op die manier iedereen aansprakelijk te kunnen stellen voor zijn deel van
het werk.
Het juridische tegenargument voor deze klassieke manier van werken is nochtans
eenvoudig. Vanuit economisch standpunt kan de werkwijze die eigen is aan een file-
to factory-procedure alleen maar aangemoedigd worden. Wanneer de verschillende
partijen samen werken in één enkel document, betekent dit dat er een maximale
informatie-uitwisseling is tussen de verschillende betrokken partijen. Bijgevolg verloopt
het project veel efficiënter vermits er geen informatiedeficit optreedt. Dit heeft op zijn
beurt tot gevolg dat er minder reden bestaat tot aansprakelijkheden. Immers, des te
meer informatie men tot zijn beschikking heeft, des te minder fouten men maakt.
57 KOLAREVIC B., Architecture in the digital age. Design and manufacturing, New York, Spon Press, 2003, p. 60 Branko Kolarevic houdt in dit hoofdstuk een waar pleidooi voor de architect als “master-builder”.
tekst_afbeeldingen_01.indd 98 21/03/2006 11:17:34
tekst_afbeeldingen_01.indd 99 21/03/2006 11:17:34
tekst_afbeeldingen_01.indd 100 21/03/2006 11:17:34
101DEEL IV: To factory
tekst_afbeeldingen_01.indd 101 21/03/2006 11:17:34
tekst_afbeeldingen_01.indd 102 21/03/2006 11:17:34
103Vorige hoofdstukken tonen aan dat men vandaag in staat is bijna alle mogelijke
vormen visueel voor te stellen en digitaal te ontwerpen. Bovendien kan men deze grote
diversiteit aan ontwerpen ook nog vaak aan de realiteit toetsen door ze allerhande
simulaties te laten ondergaan. Men kan zelfs virtueel al deze ontwerpen zodanig
detailleren dat het bijna vanzelfsprekend wordt dat alles ook effectief gerealiseerd kan
worden. Het is op dit punt dat het tijd wordt om terug even met de twee voeten op
de grond te komen en na te gaan waar de grenzen – die de virtuele wereld blijkbaar
niet meer kent – van onze machines en materialen liggen en hoe dit alles binnen
een aanvaardbaar budget gerealiseerd kan worden. Dit gebeurt doorgaans onder de
noemer ‘mass-customization’, een hedendaagse interpretatie van het moderne principe
van massaproductie.
De doorgedreven digitalisering die we, zoals hiervoor beschreven, terugvinden in het
ontwerpproces, heeft ook zijn weg gevonden naar de nieuwe productietechnieken.
Manuele bediening van machines wordt vervangen door digitale programma’s, met
als belangrijkste gevolgen een grotere nauwkeurigheid, snelheid en vrijheid. Dit zijn
drie voorwaarden waaraan minstens voldaan moet worden om mass-customization
tekst_afbeeldingen_01.indd 103 21/03/2006 11:17:34
104
economisch rendabel te maken.
Naast ontwerp en constructie, ontsnappen ook de materialen niet aan deze digitale
evolutie. Ontwikkelingen zorgen voor een nog breder gamma aan toepassingen
en een steeds groeiende ontwerpvrijheid. Daar staat wel tegenover dat nieuwe
materiaaltoepassingen ook vaak nieuwe productietechnieken vragen.
1. Mass-customization
De strakke vormen van het modernisme werden voor een groot deel bepaald door
de Fordiaanse58 paradigma’s van industrieel fabriceren. Het productieproces werd
doordrongen van standaardisatie, prefabricatie en on-site installatie. Het rationele
aspect van deze manier van werken dicteerde een eenvoudige vormgeving boven
complexiteit en repetitie boven afwisseling.
Deze starheid van productie is niet langer noodzakelijk omdat digitaal gecontroleerde
machines unieke, complex vormgegeven componenten met evenveel gemak en met
een kostprijs die niet langer exuberant is, kunnen produceren. Met andere woorden,
variatie compromiteert niet langer de efficiëntie en het economisch aspect van
productie.
De vraag om one-of-a-kind bouwcomponenten te produceren met hetzelfde gemak als
gestandaardiseerde onderdelen, heeft ‘mass-customization’ in het ontwerp-, bouw- en
productieproces geïntroduceerd. Het is net zo gemakkelijk en even duur om met een
CNC-milling machine 1000 unieke als 1000 identieke onderdelen te produceren.
Mass-customization, het post-Fordiaanse paradigma voor de economie van de twintigste
eeuw, werd door Joseph Pine gedefinieerd als “the mass production of individually-
customized goods and services, thus offering a tremendous increase in variety and
customization without a corresponding increase in costs”59.
Bijna elke segment van onze economie, en onze industriële productie in het bijzonder,
werd beïnvloed door mass-customization. Bijvoorbeeld Levi’s biedt volledig aangepaste
58 Henry Ford heeft de bestaande methodes van massaproductie beduidend verbeterd, onder andere door de ontwikkeling van de lopende band en de toepassing ervan in de door hem opgerichte Ford Motor Company. Fordiaans slaat dus op de productievorm die zich aan deze werkwijze spiegelde en die zijn opmars maakte in de naoorlogse decennia in de westerse industriële landen.59 X, Mass Customization: The New Frontier in Business Competition, Harvard Business School Press, 1993
tekst_afbeeldingen_01.indd 104 21/03/2006 11:17:34
105
jeansbroeken aan, die vervaardigd worden vertrekkende van lichaamsafmetingen die
genomen worden door een scanner en dan rechtstreeks door de computer verwerkt
worden. De kostprijs hiervan is nauwelijks hoger dan die van een standaard broek.
Motorola, Panasonic en ondertussen vele andere hebben gelijkaardige projecten op
touw gezet.
Vreemd genoeg is mass-customization uiterst geschikt voor de logge industrietak die de
bouw al wel eens wil zijn. Mensen houden ervan hun huis te personaliseren, bedrijven
onderscheiden zich graag van hun concurrenten. Vaak blijft deze onderscheiding
beperkt tot visuele maquillage. Door de introductie van dit proces in de bouwindustrie
zal het gepersonaliseerde huis echter een andere betekenis krijgen, maar belangrijker,
ook voor iedereen betaalbaar worden.
Digitaal gestuurde productieprocessen zullen een andere interpretatie van seriewerk in
architectuur introduceren, één die gebaseerd is op locale variatie en verscheidenheid
in series.
In de modernistische esthetica werd het huis beschouwd als een voor u vervaardigd
item, ‘a machine for living’60. Massaproductie zou de beste ontwerpen beschikbaar
maken voor een grote markt en design zou niet langer een privilege zijn voor de
elite. Het schoolvoorbeeld van zuiver omgaan met deze constructieve standaardisatie
is Le Corbusiers Maison Dom-Ino61. Enerzijds was dit niet meer dan een eenvoudig
technisch productiesysteem, anderzijds ging het om een spel met het woord Dom-Ino.
Met deze naam refereerde hij naar een huis dat even gestandaardiseerd was als een
dominosteen. Hij wenste dit dan ook te beschouwen als een voorziening die qua vorm
en montagetechniek op een typisch industrieproduct leek. Het doel hiervan bij mass-
customization blijft gelijkaardig, alhoewel geherinterpreteerd.
�. Digitale productie
Aan de basis van deze nieuwe productieprincipes ligt ongetwijfeld de technologische
vooruitgang in ons digitale tijdperk. Daardoor ontstaat een directe link tussen wat
bedacht kan worden en wat we kunnen construeren. Belangrijk hierbij is te weten dat
60 Le Corbusier: Inside the Machine for Living61 FRAMPTON K., Moderne architectuur. Een kritische geschiedenis, Roeselare, Roularta Books, 199�, p. 186.
tekst_afbeeldingen_01.indd 105 21/03/2006 11:17:34
106
niet alleen onze ideeën digitaal gerealiseerd worden, ook de realisatie gebeurt digitaal
door de “file-to-factory” processen, CNC6�-fabricatietechnologieën.
De complexiteit van organische architectuur heeft architecten uit pure noodzaak
gedwongen om terug dichter bij het productieproces te staan. Hoe kunnen gebogen
oppervlakken, die prominent aanwezig zijn in organische architectuur, op een goede
manier tot uiting komen zonder de ruimtelijkheid van het gebouw aan te tasten. Vanaf
het moment dat realiseerbaarheid een directe functie van de berekenbaarheid wordt,
is de vraag niet langer of een bepaalde vorm bouwbaar is, maar wel welke nieuwe
instrumenten we nodig hebben om te kunnen voldoen aan de mogelijkheden die de
digitale manieren van ontwerpen ons voorgeschoteld hebben.
2.1. 2D-fabricatie
2D-fabricatie is vandaag de dag de meest gebruikte digitale fabricatietechniek. Men
vertrekt steeds van plaatmateriaal dat, afhankelijk van het te versnijden materiaal
en de dikte, met verschillende snijtechnieken computergestuurd versneden wordt.
Plasma-boogsnijden, laser-beam en waterstraalsnijden zijn de meest voorkomende
technieken. Het basisprincipe bestaat erin ofwel de snij-‘kop’, dan wel het bed met
het materiaal (of een combinatie van beide) volgens X- en Y-richting te bewegen.
De bewegingen die de kop volgt worden gestuurd door de CNC-gegevens die in de
machine ingegeven worden.
Het paviljoen voor BMW op de Internationale Autotentoonstelling in Frankfurt am Main
(1999), ontworpen door Bernhard Franken63, maakt voor de productie van de dragende
staalstructuur gebruik van aluminiumplaten die door middel van 2D-fabricatie op maat
gesneden werden. De aluminium draagstructuur werd ontworpen op basis van het
wireframemodel van de ‘bubble’. Door de wires op basis van structurele berekeningen
een dikte mee te geven bekomt men platen die men, na ze in een �D-tekening verenigd
te hebben, gemakkelijk kan uitsnijden. Hierbij kan men gebruik maken van een van de
technieken die hierna besproken worden.
6� Computer(ized) Numerical(ly) Control(led). CNC ontstond in de late jaren 40, als de opvolgers van de (niet-digitale) NC machines (Numerically Controlled).63 http://www.franken-architekten.de/
tekst_afbeeldingen_01.indd 106 21/03/2006 11:17:34
038 - Bubble Paviljoen
tekst_afbeeldingen_01.indd 107 21/03/2006 11:17:36
039 - Plaatsing van de glazen panelen voor de Bubble
tekst_afbeeldingen_01.indd 108 21/03/2006 11:17:38
109
�.1.1. Plasma-boogsnijden64
Plasma-boogsnijden werd ontwikkeld in de jaren ’50 om metaalsoorten te snijden
die niet met vlammen gesneden konden worden, zoals roestvast staal, koolstofstaal,
chroomnikkel staal, alle geharde staalsoorten65, non-ferro metalen, aluminium maar
ook koper en gietijzer66. Het plasma snijproces maakt gebruik van elektrisch geleidend
gas dat de energie van een elektrische stroombron door een plasma snijtoorts naar
het te snijden materiaal brengt. De gebruikte plasma gassen zijn onder andere argon,
hydrogen, nitrogen en mengsels hiervan met lucht en zuurstof.
De plasma boog wordt hierdoor tot een temperatuur van 13.871,11°C verhit. Bij
deze temperatuur is deze boog in staat deze metalen te smelten en tegelijkertijd te
doordringen, waardoor het materiaal versneden wordt. De toevoeging van een gas
dat tegen hoge snelheid mee door de kerfsnede gestuurd wordt, zorgt ervoor dat
overblijfselen van het gesmolten materiaal aan de onderzijde van de snede onmiddellijk
verwijderd worden voor het metaal terug stolt.
Het proces brengt een hoge concentratie aan straling met zich mee – in de vorm van
ultraviolet en zichtbare straling – die geproduceerd wordt door het plasma-boogsnijden.
De intense warmte van de boog, met een verdamping van het metaal als gevolg, zorgt
tevens voor een grote hoeveelheid dampen en rook.
64 X, “Standard metal cutting processes: laser cutting vs. water jet cutting”, tesko laser division. (geraadpleegd op 25 februari 2006 op http://www.teskolaser.com/laser_cutting2.html); HILAIRE S., “Using plasma arc cutting to clean-cut stainless steel sheet and plate”, thefabricator.com, 31 mei �001. (geraadpleegd op 25 februari 2006 op http://www.thefabricator.com/PlasmaCutting/PlasmaCutting_Article.cfm?ID=513)65 Wanneer vloeibaar staal (met 1-2% koolstof) langzaam verwarmd wordt tot een temperatuur hoger dan 700°C, vormen zich austeniet-kristallen. Bij austenietkristallen is er ruimte voor koolstofatomen, tussen de ijzeratomen. Wanneer het staal enige tijd op deze temperatuur gehouden wordt, gaan de koolstofatomen zich van de randen van de kristallen verplaatsen naar de ruimte tussen de ijzeratomen, binnen in de kristallen.Door het staal vanuit deze fase snel af te koelen tot beneden 200 °C door onderdompeling in water of olie, krijgen de koolstofatomen geen kans om de kristallen te verlaten. Omdat de koolstofatomen als het ware in de weg zitten, kunnen de ijzeratomen zich niet herschikken tot ferriet-kristallen. In plaats daarvan vormen zich martensiet kristallen. Men verkrijgt staal met een hardheid die groter is dan 5� Hrc, waardoor men over gehard staal praat.66 X, “Snel, precies en schoon: Cloos plasmasnijden”, Cloos Nederland B.V. (geraadpleegd op 17 maart �006 op http://www.cloos.nl/lastechniek/lasapparatuur_plasma.html)
tekst_afbeeldingen_01.indd 109 21/03/2006 11:17:38
beveiligingsgas
snijgas
plasmastraal
positief geladen metaal
negatieve electrode
040 - Plasmasnijden
tekst_afbeeldingen_01.indd 110 21/03/2006 11:17:39
abrasief poeder
water onder hoge druk
041 - Waterstraalsnijden
tekst_afbeeldingen_01.indd 111 21/03/2006 11:17:40
11�
�.1.�. Waterstraalsnijden67
De technologie van het waterstraalsnijden is al ongeveer tien jaar in ontwikkeling. Het
maakte zijn opgang in de auto-industrie waar het hoofdzakelijk gebruikt wordt om
metalen te snijden. Ook in de lucht- en ruimtevaartindustrie wordt het ondertussen
veelvuldig toegepast. Door de mogelijkheid grotere materiaaldiktes te kunnen snijden
in vergelijking met lasertechnologie, kent het ook een grote opmars in de bouwindustrie.
Waterstraalsnijden is milieuvriendelijk en bovendien bij de meeste materialen ook
sneller dan bijvoorbeeld lasertechnologie.
Bij het waterstraalsnijden wordt met een zeer dunne, krachtige waterstraal een nauwe
snijspleet gemaakt. De energie om het materiaal te verspanen wordt verkregen door
hoge druk en water door een nauw buisje te sturen. Dit buisje, de orifice, het deel in de
snijkop waar alleen het water doorheen gaat, is gemaakt van een hoogwaardig en hard
materiaal. Het proces is continu, en de pomp die gebruikt wordt om het water onder
hoge druk te brengen levert gemiddeld een 3800 bar. De waterstraal die uit de snijkop
komt heeft daardoor een snelheid van ongeveer 800 meter per seconde.
Binnen het waterstraalsnijden kunnen we twee soorten onderscheiden, te weten het
abrasief en niet-abrasief waterstraalsnijden.
Bij de abrasieve methode kan de energiedichtheid sterk verhoogd worden door
toevoeging van een vaste stof met een hogere dichtheid dan water (abrasief). De
mineralen die hiervoor aangewend worden, zijn afgeleid van vormzand (bv. Olivin 60
of Granat 80). Hoe groter de korrel, des te breder de snijstraal.
Niet-abrasief waterstraalsnijden heeft als nadeel dat de materiaalhardheid een
beperkende factor vormt. Hoe harder het materiaal, des te moeilijker er met alleen
water doorheen te komen is.
De techniek van het waterstraalsnijden heeft als belangrijk voordeel dat veel materialen
gesneden kunnen worden. Bij het abrasief waterstraalsnijden is het mogelijk om bijna
elke materiaalsoort te snijden. Geharde stalensoorten kunnen tot een dikte van 50
millimeter gesneden worden, normale stalen tot een dikte van 70 millimeter, non-
ferro metalen tot een dikte van 120 millimeter en zachtere materialen zoals schuim
tot 300 millimeter. Deze waarden zijn echter de waarden die doorsnee machines
67 X, “Waterstraalsnijden”, IDE442 Materialiseren, Technische Universiteit Delft, 1999 (geraadpleegd op 25 februari 2006 op http://www.io.tudelft.nl/live/binaries/c47853db-2a97-43f7-95f9-a1772b1d9073/doc/artikel1999A3.pdf)
tekst_afbeeldingen_01.indd 112 21/03/2006 11:17:40
113
kunnen halen. Wanneer we bij fabrikanten op zoek gaan naar hun specificaties, komen
we waterstraalsnijders tegen die titanium tot een dikte van 300 millimeter68 kunnen
snijden.
Bij niet-abrasief snijden is de materiaaldikte sneller een beperkende factor. Deze
methode is geschikt voor het snijden van karton, kunststof, triplex, polyamide, gipsplaat,
voedselproducten en rubber. Omdat er bij waterstraalsnijden geen hitte beïnvloede
zone ontstaat is het zeer geschikt om bijvoorbeeld composieten en plastics te snijden.
Daarnaast zijn er nog vele andere materialen zoals textiel, papier, leer, isolatiematerialen,
baksteen, messing, aluminium, AL-legeringen, brons, koper, keramiek, verschillende
soorten schuim, glas, hout, marmer, vezelversterkte kunststoffen, honingraat- en
sandwichmaterialen die met behulp van waterstraalsnijden versneden kunnen worden.
Bij dun staal en brosse materialen is het aan te raden andere snijtechnieken te
gebruiken.
De snedekwaliteit bij het snijden van dikke materialen is zeer hoog. Naarmate de dikte
en de hardheid van het materiaal toenemen, zal de straal echter eerder afbuigen en
een waaiervormige structuur achterlaten op de snijkant van het werkstuk.
Met een waterstraal zonder toevoegingen is het mogelijk om te snijden met snelheden
tot �00 meter per minuut. Bij hardere materialen ligt deze snelheid lager. RVS (roestvrij
staal) met een dikte van 40 millimeter kan bijvoorbeeld versneden worden met een
snelheid tot 50 meter per minuut.
De kostprijs is sterk afhankelijk van het feit of men gebruik maakt van abrasief snijden,
wat duurder is, dan wel van niet-abrasief snijden. Deze kosten hangen ook sterk af van
het soort abrasief, want dit is in vele kwaliteiten en prijzen te verkrijgen.
De grote voordelen van het waterstraalsnijden zijn onder andere de afwezigheid
van door hitte beïnvloede zones, geen stof en giftige dampen, geen breukvorming
en complexe geometrische vormen kunnen eenvoudig gesneden worden met een
minimaal materiaalverlies. De nadelen zijn beperkt tot een afbuiging van de straal bij
te dikke materialen, vochtopname bij onbehandelde prepegs (pre-impregnated fibers)
en veel lawaai bij abrasief snijden.
68 X, “General Information”, LAI East / LAI International, Inc. (geraadpleegd op 25 februari 2006 op http://www.laico.com/about_east.html)
tekst_afbeeldingen_01.indd 113 21/03/2006 11:17:40
114
�.1.3. Lasersnijden69
Lasersnijden is een industriële bewerkingstechniek die zijn opwachting maakte in de
jaren ‘80. Zoals de naam doet vermoeden maakt deze snijtechniek gebruik van een
laserstraal om materialen te snijden. Een laser is een elektromagnetische stralingsbron
die een coherent licht uitzendt in een evenwijdige bundel. Om met de laserstraal te
snijden, moet deze worden gefocusseerd tot een lichtcirkel waarvan de diameter slechts
fracties van een millimeter bedraagt. Hierdoor wordt de intensiteit van de straal zo groot
dat door smelten en verdampen van het materiaal zeer smalle en nauwkeurige gleuven
worden gemaakt. Met de scherpe laserstraal kan men een groot aantal metalen en
niet-metalen zoals kunststoffen, glas, hout en textiel snijden.
Doorgaans hebben laserstralen een vermogen dat ligt tussen 1500 en �000 watt. Er
vindt echter in de industrie een verschuiving plaats naar lasers van 4000 tot 6000 watt.
Zij bieden als voordeel dat dikkere platen versneden kunnen worden – tot ongeveer
32 millimeter – of dat dunnere platen tegen een hogere snelheid verwerkt kunnen
worden. De snelheden liggen nog wel steeds een stuk lager dan die van de hierboven
besproken waterstraalsnijders.
Binnen de wereld van bewerkingstechnieken spelen twee typen lasers een rol: De Nd-
YAG-laser en de CO�-laser. De Nd-YAG-laser wekt, in verhouding tot de CO�-laser,
doorgaans een kleiner vermogen op, en wordt daarom voornamelijk gebruikt in de
elektronica-industrie. De CO�-laser gebruikt men voor het zwaardere werk, zoals in de
metaalindustrie. Van de industriële lasers in Europa is ca. 75% van dit type.
Om goede snedes te maken in harde materialen is de hoge vermogensdichtheid van
de laserstraal op zich vaak nog niet genoeg. Er wordt dan ook vaak een gasstroom
toegevoegd. Het gas verzekert een effectieve overdracht van de laserstraal naar het
werkstuk. Bovendien heeft het gas een koelende werking op het omliggende materiaal
en verwijdert het het gesmolten en verdampte materiaal van de snijzone. Het gas
beschermt eveneens de optische componenten (spiegels e.d.) tegen dampen en
spatten. Om oxidatie van de snijkanten tegen te gaan, zal meestal een edelgas worden
gebruikt. Helium of argon zouden hiervoor ideaal zijn, maar brengen in vele gevallen
en te hoge kostprijs met zich mee, waardoor men meestal met speciale gasmengsels
69 BELL D., “Optimizing CO2 laser use: Part II”, 2006. (geraadpleegd op 25 februari 2006 op http://www.thefabricator.com/LaserCutting/LaserCutting_Article.cfm?ID=1284)
tekst_afbeeldingen_01.indd 114 21/03/2006 11:17:40
snijrichting, snelheid v
gesmolten materiaal
lens
snijgas
warmte-beïnvloede zone
laserbundel
04� - Lasersnijden
tekst_afbeeldingen_01.indd 115 21/03/2006 11:17:41
116
gaat werken. Bij het versnijden van bijvoorbeeld titanium maakt men wel gebruik van
deze duurdere gassen.
Bij staal opteert men voor de toevoeging van een reactief gas zoals lucht, zuurstof
of stikstof. Het gas wordt met een coaxiale gasstroom tot vlak boven het oppervlak
van het materiaal gebracht en veroorzaakt onder invloed van de laserbundel de
uiteindelijke snijreactie. Door de exotherme reactie van het gas, wordt een vijf keer
grotere snijsnelheid mogelijk dan wanneer men met een edelgas zou werken.
In bijlage 1 zijn tabellen terug te vinden die een indicatie geven van de snelheid
waarmee RVS versneden kan worden door gebruik te maken van lasersnijden.
2.2. Subtractieve fabricatie
Subtractieve fabricatie70 houdt in dat men materiaal verwijdert van een volume van
een bepaald materiaal. Men maakt hierbij gebruik van hoofdzakelijk mechanisch-
reductieve processen, zoals frezen.
Een freesmachine71 wordt gebruikt voor het produceren van complex vormgegeven
onderdelen. De techniek wordt hoofdzakelijk toegepast op metalen en hout, maar
meer en meer gaat men ook zachte kunststoffen op deze manier vormgeven, zodat ze
achteraf gemakkelijk als mal gebruikt kunnen worden.
In essentie bestaat een freesmachine uit een stuk snijgereedschap, plaat- of
cilindervormig, met vertandingen erin die als beitels dienst doen bij de bewerking
van de werkstukken. Het gereedschap wordt op een freesmachine bevestigd, en de
roterende frees of het werkstuk beweegt zich lineair, dan wel driedimensionaal, om
zo een profiel of uitsparing te verkrijgen in het basisvolume. Freesmachines kunnen
manueel bediend worden of met behulp van CNC. Manueel frezen verliest echter snel
terrein vanwege zijn weinig productieve karakter.
De 2D-freesmachines vinden we in twee vormen terug. De bekendste is ongetwijfeld
de draaibank. Het te frezen materiaal draait hierbij om zijn eigen as en de freeskop
heeft twee bewegingsassen. De tweede vorm volgt een gelijkaardig principe, maar kan
toegepast worden op oppervlaktes. Een roterend boorgedeelte wordt volgens de X- en
Y-richting over het (plaat)materiaal bewogen om zo tweedimensionale patronen van
70 X, “Milling machine”, Wikipedia, the free encyclopedia, 2006. (geraadpleegd op 26 februari 2006 op http://en.wikipedia.org/wiki/Milling_machine)71 Uit het Frans: fraise – kanten plooikraag; Engels: milling machine
tekst_afbeeldingen_01.indd 116 21/03/2006 11:17:42
043 - Frezen
tekst_afbeeldingen_01.indd 117 21/03/2006 11:17:46
118
het materiaal te verwijderen.
Het frezen van 2.5D7� vormen is een rechtstreekse uitbreiding van tweedimensionaal
snijden. Door de boorkop de mogelijkheid te geven om omhoog en omlaag te bewegen
– langs de Z-as – kunnen drie-assige freesmachines volumetrisch materiaal verwijderen.
Deze manier van werken is wel inherent aan een belangrijke beperking. Het aantal
vormen die men op deze manier kan produceren is beperkt. Concave vormen zijn
bijvoorbeeld op deze manier onmogelijk te maken.
Deze vormen kunnen wel verkregen worden door gebruik te maken van vier-assige of
vijf-assige freesmachines. Bij de vier-assige methode voegt men de mogelijkheid toe
om ofwel de boorkop, ofwel het bed waarop het materiaal ligt, een extra draai-as mee
te geven. Een vijf-assig freessysteem krijgt nog een extra rotatie-as met zich mee.
Hoe ver men ook al gevorderd is in de ontwikkeling van deze machines, men heeft
nog steeds af te rekenen met een aantal beperkingen, zeker wanneer het gaat om
bepaalde holle vormen.
CNC-frezen werd recent toegepast in een aantal nieuwe projecten in de bouwindustrie.
Het werd onder andere gebruikt om lichtgewichtpolystyreen mallen te bouwen
voor zowel on-site als off-site gieten van betonnen elementen met dubbel gebogen
geometriën. Deze vinden we terug in Gehry’s kantoorgebouwen in Düsseldorf,
Duitsland (�000). Ook voor de productie van gelamineerde glaspanelen met complexe
kromlijnige oppervlakten gebruikt men een gelijkaardig techniek. Bernard Franken’s
“Bubble” BMW paviljoen (1999) – dat eerder al aangehaald werd voor het gebruik van
2D-fabricatie – is hiervan een toonaangevend voorbeeld.
2.3. Additieve fabricatie
Het principe van additieve fabricatie werd reeds behandeld bij rapid prototyping. Door
de beperkte afmetingen van de machines die hier gebruikt worden is de toepassing
van deze fabricagetechniek naar de bouw zelf toe minimaal te noemen. Wel kan deze
techniek nuttig aangewend worden om prototypes van bijvoorbeeld complexe knopen
7� 2.5D is de afkorting van ‘twee-en-een-half dimensionaal’. Technisch gezien gaat het om een onjuist term, maar hij wordt ondertussen zo frequent gebruikt – zeker in de digitale wereld – dat het een algemeen aanvaard begrip geworden is. In de machinewereld refereert hij naar een oppervlak welk een projectie van een vlak is in de derde dimensie. Hoewel het product driedimensionaal is, zijn er geen overhangende elementen mogelijk.
tekst_afbeeldingen_01.indd 118 21/03/2006 11:17:46
119
van spiderconstructies te vervaardigen, die dan achteraf als basis voor een mal gebruikt
kunnen worden.
TriPyramid73 gebruikte deze werkwijze om de onderdelen van bijzondere spanten in
onder andere Polshek’s Rose Center for Earth and Space74 te ontwerpen.
2.4. Formatieve fabricatie
Men spreekt over formatieve fabricatie wanneer het materiaal – vertrekkende vanuit
zijn basisvorm, vaak buizen of platen – bewerkt wordt door er mechanische krachten,
warmte of stoom op los te laten. De gewenste vorm is dus een resultaat van vervorming.
Een metaal kan bijvoorbeeld permanent vervormd worden door er processen op toe
te passen die het metaal voorbij zijn elasticiteitsgrens brengen. Het metaal verwarmen
om het in een ‘weke’ toestand te buigen is hier een veelgebruikte techniek.
Ik verwijs hiervoor naar het paviljoen ontworpen door Bernhard Franken voor BMW,
‘The Wave’ op de Expo 2000 in Muchen. Men gebruikte hier stalen buizen die, CNC-
gestuurd, gebogen worden.
3. CNC
De sleutel van al deze nieuwe productietechnieken is ongetwijfeld het feit dat ze via
digitale programma’s automatisch aangestuurd kunnen worden. Deze digitale sturing
wordt aangeduid met de term CNC (Computer Numerically Controlled). CNC kan
men het gemakkelijkst omschrijven als de manier waarmop computers met machines
communiceren. Wij tekenen in CAD-programma’s lijnen en objecten, maar deze kunnen
(nog) niet rechtstreeks aangewend worden om machines te bedienen. In een machine
moeten de elektronische componenten nog steeds instructies krijgen. Dit gebeurt dan
via een machinetaal. Meestal gebruikt men hiervoor de EIA RS-�74-D standaard, ook
wel G-code genoemd omwille van de prominente rol die de letter ‘G’ in deze code
aanneemt. De code vertelt de machine welke acties er uitgevoerd moet worden. De
belangrijkste commando’s en een voorbeeld hiervan zijn terug te vinden in bijlage 2.
73 http://www.tripyramid.com/74 JODIDIO P., Architecture NOW!, Keulen, Taschen, �001, p. 476.
tekst_afbeeldingen_01.indd 119 21/03/2006 11:17:46
1�0
Bij het gebruik van deze codes moet men rekening houden met het feit dat niet alle
machines deze taal op eenzelfde manier interpreteren. Het is dan ook aan te raden om
de conversie naar deze code door de fabrikant te laten uitvoeren. Hij beschikt over de
juiste software, zodat de tekeningen in een code vertaald worden. Een foutieve code
kan leiden tot het crashen van een machine, iets wat grote financiële gevolgen kan
hebben.
4. Een nieuwe materialiteit
Nieuwe vormen van architecturale expressie en vooruitgang in materiaalwetenschappen
hebben ertoe geleid dat architecten een opstoot van interesse in materialen gekregen
hebben. Belangrijk hierbij zijn materiaaleigenschappen en de mogelijkheden die ze
bieden om gewenste esthetische en ruimtelijke effecten te realiseren. Zoals vaak het
geval was in het verleden, moest men voor het bouwen van traditionele architectuur
niet op zoek gaan naar nieuwe materialen.
Doordat men in organische architectuur veel nadruk legt op de expressie van een vlak
is het gebruiken van materialen die deze expressie waar kunnen maken belangrijk.
Nieuwe materialen voor de architecturale huid bieden ongekende duntes, dynamisch
wisselende eigenschappen, functionele gradiëntsamenstelling75 en een ongelooflijk
repertoire aan nieuwe oppervlakte-effecten. Het bekendste voorbeeld van dergelijke
dunne materialen is de titanium huid die gebruikt werd voor het Guggenheim Museum
in Bilbao. De platen die daar gebruikt werden, hebben een dikte van slechts 0,38mm.
Het onderzoek naar de mogelijkheden om huiden van gebouwen te voorzien van
een nieuwe complexiteit doordat nieuwe digitale en mechanische netwerken ingebed
worden in hun samengestelde lagen, bevindt zich in een stroomversnelling76.
De oude, welgekende materialen, zoals baksteen, worden op vernieuwende wijze
toegepast. Erick van Egeraat illustreert dit door een sinusvormige bakstenen muur te
75 Een functioneel gradiënt materiaal is een vast stuk materiaal dat een ruimtelijke variëteit aan materiaaleigenschappen bevat. Op deze manier kunnen materialen plaatselijk geoptimaliseerd worden. De overgang tussen twee verschillende materialen – of hetzelfde materiaal met verschillende eigenschappen – gebeurt echter niet meer door een scherpe overgang, wel door een geleidelijke.X, “Functional Gradient Metallic Prototypes through Shape Deposition Manufacturing”, Stanford University (geraadpleegd op 17 maart �006 op http://www-rpl.stanford.edu/files/paper/1997/sff1997a.pdf)76 X, “Development of Embedded Microelectronic Sensor Networks in Composite Materials”, MITA Laboraty, Japan, �005 (geraadpleegd op 15 maart �006 op http://www.mita.sd.keio.ac.jp/news/workshop/proceedings/Starr.pdf)
tekst_afbeeldingen_01.indd 120 21/03/2006 11:17:46
044 - Craword Municipal Art Gallery
tekst_afbeeldingen_01.indd 121 21/03/2006 11:17:49
1��
gebruiken bij de bouw van de Craword Municipal Art Gallery77 (�000) in Cork, Ierland.
Conventionele constructietechnieken zoals gewapend beton worden herbekeken en
geoptimaliseerd. Door bijvoorbeeld de stalen wapeningen te vervangen door niet-
corroderende carbonstructuren, kan men betonnen structuren creëren die aanzienlijk
lichter zijn dan hun voorgangers. Men kan hierin nog een stap verder gaan door deze
carbonvezels te vervangen door carbon nanotubes78, een materiaal dat wel eens het
bouwmateriaal van de eenentwintigste eeuw zou kunnen worden. Door zijn unieke
eigenschappen kunnen nanotubes in de toekomst “gossamer structures that open up
spatial realms far beyond anything we could imagine”79 vormen.
Terwijl nieuwe constructiematerialen zoals de hierboven aangehaalde nanotubes nog
steeds tot de ‘net-niet’-toekomst behoren, hebben andere wijdverspreide materialen
zoals glasvezel, polymeren en schuimen wel hun weg naar de bouwwereld gevonden.
Zij bieden een aantal voordelen in vergelijking met de traditionele bouwmaterialen.
Ze genieten van een zeer licht gewicht, een hoge sterkte en zijn zeer gemakkelijk
vormbaar.
Glasvezels zijn door hun fysieke eigenschappen bijzonder geschikt voor het creëren
van complexe vormen. Het wordt gegoten in vloeibare toestand, en neemt gemakkelijk
de vorm van om het even welke mal aan. Zo bekomt men oppervlaktes die extreem
glad zijn. “A liquid, fluid materiality that produces liquid, fluid spaciality”.80
Deze ‘vloeibare’ materialen, die populair zijn onder hedendaagse architecten,
zijn vaak composieten die zo samengesteld kunnen worden dat ze voldoen aan
specifieke prestatiecriteria. Hun eigenschappen kunnen variëren naargelang de te
bereiken snedes, bijvoorbeeld een wisselend structureel vermogen in relatie tot lokale
spanningen en oppervlakte-eisen. Deze composieten worden vaak gebruikt in de
automobiel-, luchtvaart- en scheepvaartindustrie, maar er wordt tegenwoordig ook
mee geëxperimenteerd met het oog op mogelijke architecturale toepassingen. Ze
bieden namelijk ongekende mogelijkheden om materiaaleffecten te ontwerpen door
de productie van het materiaal zelf digitaal te controleren.
77 X, “Crawford Gallery Extension”, Archiseek (geraadpleegd op 15 maart �006 op http://www.irish-architecture.com/buildings_ireland/cork/cork/crawford.html)78 Nanotubes zijn cylindrische carbon molecules die een buitengewone sterkte en unieke elektrische eigenschappen bezitten.79 Zie BAARD E., “Unbreakable”, in Architecture, Juni �001, p. 5�80 Kolotan en Mac Donald
tekst_afbeeldingen_01.indd 122 21/03/2006 11:17:49
045 - Nanotubes
tekst_afbeeldingen_01.indd 123 21/03/2006 11:17:52
046 - Nanotubes
tekst_afbeeldingen_01.indd 124 21/03/2006 11:17:53
1�5
Een mooie toepassing van composieten is D-Tower81 van NOX. Lars Spuybroek maakt
hier gebruik van CNC-gefreesde mallen uit een zacht schuim, om de met glasvezel
versterkte expoxy vorm te geven. De structuur variëert in dikte, met een maximale
dikte van 4 millimeter.
Composieten zijn in principe solide materialen die ontstaan door twee of meer
materiaalcomponenten, een matrix en een versterkende vezel, vaak met verschillende
eigenschappen, met elkaar te combineren. Het resultaat hiervan is een nieuw materiaal
dat markante kwaliteitsverbetering biedt, met eigenschappen die superieur zijn aan
deze van de componenten waaruit ze bestaan. De producten worden meestal gevormd
in CNC-gefreesde mallen.
Onder de composietmaterialen krijgen de polymeercomposieten – simpelweg ‘plastics’
– veel aandacht van architecten omwille van hun goede hanteerbaarheid, relatief lage
kostprijs, minimaal onderhoud en gunstig sterkte-gewicht verhouding. Vooral in de
jaren ‘60 en ‘70 werden deze plastics op grote schaal toegepast, maar hun – in die
tijd nog – slechte verweringsmogelijkheden en een verschuiving in de esthetiek van
de late jaren ‘70 en de vroege jaren ‘80, leidde iets later tot hun tweedeklas status.
Ondertussen hebben verbeteringen in de samenstelling en de behandeling van plastics
het tij lichtjes kunnen keren.
Het zijn echter de functioneel gelaagde composieten die de verwachtingen van
toepassingen waarin structuur, beglazing en mechanische en elektrische systemen
samengebracht worden, inlossen. Door materiaalvariabelen in composieten te
optimaliseren voor plaatselijke prestatiecriteria, worden volledig nieuwe materialen
en tektonische mogelijkheden beschikbaar in architectuur. Zo kan transparantie in
eenzelfde vlak verwerkt worden waarin eveneens structurele zones aanwezig zijn.
Andere vernieuwingen vinden we terug in materialen waarvan de eigenschappen
dynamisch veranderen als antwoord op externe factoren en interne stimuli, zoals
licht, warmte en mechanische spanningen. Kolatan en Mac Donald8� verkennen
in enkele van hun conceptuele projecten een aantal materialen zoals plastics die
moleculaire herstructurering ondervinden wanneer ze aan spanningen blootgesteld
worden, slim glas dat reageert op licht en weersomstandigheden, anti-bacteriële
glasvezel wandbedekkingen en structurele onderdelen van pultruded (getrokken)
81 http://www.deskproto.com/gallery/dtower.htm8� KOLAREVIC B., Architecture in the digital age. Design and manufacturing, New York, Spon Press, �003, p. 50
tekst_afbeeldingen_01.indd 125 21/03/2006 11:17:53
047 - D-Tower
tekst_afbeeldingen_01.indd 126 21/03/2006 11:17:54
048 - Gebruik van verschillende vezels geeft een andere sterkte en variaties in translucentie
tekst_afbeeldingen_01.indd 127 21/03/2006 11:17:58
1�8
glasvezelversterkte polymeer.
Ontwerpers gaan tegenwoordig zo vernieuwend om met huiden van gebouwen dat ze
niet enkel meer van transparantie en/of kleur veranderen. Hun vorm slaagt er in om
te antwoorden op verscheidene invloeden uit de omgeving. Een sprekend voorbeeld
hiervan is Aegis Hyposurface83, een project van de hand van Mark Goulthorpe. Dit project
werd oorspronkelijk ontworpen als wedstrijdinzending voor een interactief kunstwerk
voor een tentoonstelling in de Birmingham Hippodrome Theater foyer. De ontwikkelde
constructie is een volledig gefacetteerd metalen oppervlak. Het geheel is eigenlijk een
vervormbaar, flexibel rubberen membraan bedekt met duizende driehoekige metalen
plaatjes. Een achterliggende mechanische structuur zorgt ervoor dat de huid van vorm
kan veranderen, ofwel door te reageren op stimuli veroorzaakt door beweging en
veranderingen in licht- en geluidsintensiteit in de omgeving, ofwel door parametrisch
gegenereerde patronen. Hoewel deze installatie nog eerder een log voorwerp is dan
een slanke dynamische huid, geeft ze wel een beeld van wat de toekomst ons kan
brengen als de miniaturisatie tegen het huidig tempo aanhoudt.
83 FEAR B., Architecture + Animation, Academy Press, juni 2001
tekst_afbeeldingen_01.indd 128 21/03/2006 11:17:58
049 - Aegis Hyposurface
tekst_afbeeldingen_01.indd 129 21/03/2006 11:18:02
004 - Banyan050 - Aegis Hyposurface
tekst_afbeeldingen_01.indd 130 21/03/2006 11:18:05
tekst_afbeeldingen_01.indd 131 21/03/2006 11:18:05
tekst_afbeeldingen_01.indd 132 21/03/2006 11:18:06
133DEEL V: To building site
tekst_afbeeldingen_01.indd 133 21/03/2006 11:18:06
tekst_afbeeldingen_01.indd 134 21/03/2006 11:18:06
135Als we kijken naar de gebouwen waarin we leven merken we op dat bijna alle constructie-
elementen automatisch gefabriceerd worden. Dit gaat van de meest eenvoudige keper,
over het aluminium raamprofiel, tot de meest complexe vakwerkconstructies. Op de
bouwwerf zelf moeten al deze elementen nog steeds met veel, vaak zwaar, handwerk
gemonteerd worden. Daar komt nog eens bij dat bij bijvoorbeeld organische architectuur,
maar evenzeer in prestigieuze hoogbouwprojecten, de werkomstandigheden – door
een stijgende complexiteit van onder andere staalstructuren – niet veiliger worden.
Niet enkel de constructie zelf wordt complexer, ook de organisatie van een bouwwerf,
waar tienduizende verschillende constructie-elementen samenkomen, wordt
ingewikkelder. Een efficiënte identificatie van deze elementen is daarom noodzakelijk.
Een nieuwe ontwikkeling die hierin een belangrijke rol zal spelen is de RFID-tag.
We kunnen ons de vraag stellen of de bouwindustrie geen gebruik kan maken van
de inspanningen die de laatste jaren in de fabricatiewereld geleverd werden om hier
verandering in te brengen? En krijgt het digitale model ook hier weer een belangrijke
rol toebedeeld?
tekst_afbeeldingen_01.indd 135 21/03/2006 11:18:06
136
1. Assemblage
Nadat de verschillende bouwelementen (digitaal) gefabriceerd zijn, kan ook hun
assemblage op de werf ondersteund worden met digitale technologie. Digitale
driedimensionale modellen kunnen gebruikt worden om de locatie van een bepaald
element juist te bepalen, het naar zijn locatie te brengen, om uiteindelijk op de juiste
plaats bevestigd te worden.
Op traditionele werven maken vakmannen gebruik van afmetingen en coördinaten
die ze aflezen van papieren plannen. Ze gebruiken lintmeters, schietloden en andere
instrumenten om de constructie-elementen volgens plan op de juiste plaats te
krijgen. Nieuwe digitaal gedreven technologie, zoals elektronisch site-onderzoek en
laserplaatsbepaling, zullen meer en meer gebruikt worden op bouwwerven over de
hele wereld om de exacte locatie van bouwelementen te bepalen.
Frank O. Gehry’s Guggenheim Museum in Bilbao is gebouwd zonder gebruik te maken
van een rol- of vouwmeter. Tijdens de fabricatie werd elke structurele component
uitgerust met een barcode en gemarkeerd op punten waar de elementen aan andere
bevestigd moesten worden. Eens op de werf toegekomen werd elke barcode gescand,
waarop het computersysteem aangaf waar en hoe elk stuk geplaatst moest worden.
De informatie hiervoor haalde men uit het CATIA-model. Ditzelfde model werd door
laserapparatuur gebruikt om te controleren of de onderdelen, nadat ze geplaatst waren,
wel op precies dezelfde positie stonden zoals bepaald in het driedimensionaal model.84
De informatie die men uit het driedimensionaal model haalt kan bovendien gebruikt
worden om constructierobots te besturen. Een aantal handelingen op een werf kunnen
reeds aan hen uitbesteed worden. In Japan, het land van de robots, is men al een
tijd met deze nieuwste ontwikkeling in het constructieproces aan het experimenteren.
Robotten die bijna volledig zelfstandig bouwelementen kunnen verplaatsen en fixeren,
zoals Shimizu’s Mighty Jack (om zware stalen liggers te plaatsen), Kajima’s Reinforcing
Bar Arranging Robot, Takenaka’s Self-Climbing Inspection Machine, Taisei’s Pillar
Coating Robot (schildert zelfstandig),… maken hun opwachting op moderne werven.
Automatisering op de werf kent een aantal voordelen die grotendeels gelijk zijn aan
die van automatisering binnen het fabricatieproces. De belangrijkste voordelen zijn
minder handenarbeid, stijgende constructiesnelheid, een stijgende kwaliteit van het
84 LE CUYER A., “Building Bilbao”, Architectural Review, December 1997, vol. 10�, nr. 1�10, p. 43-45.
tekst_afbeeldingen_01.indd 136 21/03/2006 11:18:06
051 - Trimble S6
tekst_afbeeldingen_01.indd 137 21/03/2006 11:18:07
138
geleverde werk en een significante afname van risicowerk. Dit laatste aspect is zeker
niet onbelangrijk wanneer we rekening houden met de vaak hoge complexiteit van de
architecturale vorm in organische architectuur.
Zoals met vele pioniersprojecten zullen ook hier een aantal obstakels overwonnen
moeten worden vooraleer de techniek definitief kan doorbreken in de bouwwereld. Het
grootste te overwinnen obstakel voor automatisering van constructie zijn de complexe
en steeds wisselende omgevingsfactoren van een werf. De fysieke karakteristieken
van een site variëren van dag tot dag. In vergelijking met ateliers worden zelfs de
meest nette bouwputten vuile bouwketen. Werkgereedschap, bouwmateriaal en puin
zijn hindernissen die zich bovendien dagelijks verplaatsen en daardoor onvoorspelbaar
zijn. Om hiermee om te gaan zullen mensen nog steeds de controle over de machines
moeten blijven uitvoeren. Machines worden hierdoor sterke, zij het nog steeds domme,
hulpmiddelen. Robots uitrusten met sensoren en een zekere vorm van ‘intelligentie’
kan hier voor een doorbraak zorgen. 85
�. RFID
RFID86 (Radio frequency identification: identificatie met radiogolven) is een methode
om van een afstand informatie op te slaan en te lezen van zogenaamde RFID-‘tags’ die
op of in objecten zitten. RFID wordt gezien als de belangrijkste opvolger voor de alom
bekende streepjescode die al sinds 1973 in gebruik is.
Deze tags kunnen ‘actief’ of ‘passief’ zijn. Actieve RFID-tags lopen meestal op batterijen
en kunnen worden gelezen en geschreven met een ‘remote transceiver’ die met een
antenne radiogolven zendt en ontvangt. Passieve RFID-tags zenden een antwoord door
het omzetten van de energie van de radiogolven. Deze kunnen alleen worden gelezen
en hebben een kleiner geheugen. Dit geheugen wordt meestal gebruikt om een uniek
willekeurig identificatienummer op te slaan (GUID).
85 DEMSETZ L., “Automated construction?”, Construction Dimensions, April 1999. (geraadpleegd op �6 februari 2006 op http://www.awci.org/cd/pdfs/9004_p.pdf)86 X, “Radio frequency identification”, Wikipedia, the free encyclopedia, �006. (geraadpleegd op 3 februari 2006 op http://nl.wikipedia.org/wiki/RFID)
tekst_afbeeldingen_01.indd 138 21/03/2006 11:18:07
05� - RFID-tag
tekst_afbeeldingen_01.indd 139 21/03/2006 11:18:10
140
RFID-tags zullen in de toekomst een belangrijke rol spelen wanneer grote leveringen
met customized elementen op een werf aankomen. De tags zullen aangeven waarvoor
elk element bestemd is, maar zij kunnen bovendien ook informatie bevatten over de
richting, eventueel later aan te brengen kleur,…
tekst_afbeeldingen_01.indd 140 21/03/2006 11:18:11
tekst_afbeeldingen_01.indd 141 21/03/2006 11:18:11
tekst_afbeeldingen_01.indd 142 21/03/2006 11:18:11
143DEEL VI: Case studies
tekst_afbeeldingen_01.indd 143 21/03/2006 11:18:11
tekst_afbeeldingen_01.indd 144 21/03/2006 11:18:11
145HESSING COCKPIT
tekst_afbeeldingen_01.indd 145 21/03/2006 11:18:11
tekst_afbeeldingen_01.indd 146 21/03/2006 11:18:11
tekst_afbeeldingen_01.indd 147 21/03/2006 11:18:13
tekst_afbeeldingen_01.indd 148 21/03/2006 11:18:16
tekst_afbeeldingen_01.indd 149 21/03/2006 11:18:18
tekst_afbeeldingen_01.indd 150 21/03/2006 11:18:18
tekst_afbeeldingen_01.indd 151 21/03/2006 11:18:20
004 - Banyan
tekst_afbeeldingen_01.indd 152 21/03/2006 11:18:22
tekst_afbeeldingen_01.indd 153 21/03/2006 11:18:23
tekst_afbeeldingen_01.indd 154 21/03/2006 11:18:24
1551. ONL [Oosterhuis_Lénárd], een korte introductie
ONL, met multidisciplinary design office als veelzeggend onderschrift, is een Rotterdams
architectenbureau rond Kas Oosterhuis en zijn echtgenote en beeldend kunstenares,
Ilona Lénárd. Het bedrijf wordt gekenmerkt door het overschrijden van de grenzen
tussen kunst, design en architectuur. Al voor de oprichting van het bureau verwierf
de visionaire architect Kas Oosterhuis onder eigen naam wereldwijde faam met zijn
organisch Zoutwaterpaviljoen. De slechte uitvoering die ermee gepaard ging zorgde er
echter voor dat het feeërieke licht boven het project snel gedoofd was.87 Er bleef niets
meer dan een armoedige schuur over. Tegelijkertijd was deze tegenslag misschien wel
het beste wat de architect kon overkomen. Het heeft Kas ertoe aangezet zich beter te
scholen, zowel op conceptueel als op constructief vlak. Zo richtte hij onder andere de
Hyperbody Research Group aan de TU Delft op, waar gewerkt wordt aan baanbrekende
87 VAN NIEUWAMERONGEN F., “Nieuwe generatie snelwegarchitectuur”, Archined.nl, 15 juni �005. (geraadpleegd op 13 maart �006 op http://www.archined.nl/archined/4783.html)
tekst_afbeeldingen_01.indd 155 21/03/2006 11:18:24
156
projecten zoals Muscle Body, Muscle Tower en Protospace88.
Het Muscle Body project bestaat uit een volledig kinetische en interactieve architectuur in
de vorm van een prototype van een interieurruimte op ware grootte. Het architecturale
lichaam bestaat uit een doorlopende huid die alle architecturale eigenschappen
incorporeert en daarbij geen onderscheid maakt tussen vloer, plafond, muur en deur.
Een voortdurende interactie tussen de Muscle Body en zijn ‘tegenspelers’ zorgt er voor
dat het lichaam steeds van vorm, transparantie en geluid verandert.
Muscle Tower reageert op zijn omgeving en bepaalt zo op een actieve manier de ruimte
rondom hem. Als advertentietoren trekt hij door zijn elegante bewegingen snel de
aandacht.
Met het ‘Protospace’-project zetten de onderzoekers een grote stap voorwaarts in een
real-time interactieve samenwerkingsengineering in driedimensionale omgevingen
(VR, virtuele realiteit). Protospace is een ruimte waarin interactieve VR geprojecteerd
wordt op de muren, de vloer en het plafond, aangevuld met surround geluid.
Samen met deze nieuwe ervaringen en een sterk geloof in de potenties van computers
in de architectuur, slaagt Oosterhuis er met ONL in een plaats op te eisen in het
internationale architectuurgebeuren. De eerste resultaten hiervan zijn Web of North
Holland en de Hessing Cockpit.
Een blik op enkele andere concepten geeft aan dat hij met het gamma aan nieuwe
mogelijkheden die de computer ons biedt, ons ver buiten het terrein van het vormelijke
ontwerp wil brengen. Zo ziet hij onder andere potentieel in het gebruik van de computer bij
stabilisatie van wolkenkrabbers. Men zou bij hevig stormweer de computer de opdracht
kunnen geven door tegendruk het gebouw loodrecht te houden om zo het uitzwaaien
en de bijhorende schade te vermijden. Aansluitend op deze transformeerbaarheid zet
Oosterhuis de computer ook in om de eenvormigheid in woningen, uitgewerkt in het
project Variomatic, te omzeilen.
Variomatic89 is opgebouwd rond de interactieve website www.variomatic.nl. Het is een
nieuw concept voor een cataloguswoning die volledig flexibel is in hoogte, diepte en
breedte, vandaar de naam ‘Variomatic’. De consument modelleert zijn eigen woning door
parameters te veranderen op de website. Het elastische 3D-model is gelinkt aan een
88 http://www.bk.tudelft.nl/live/pagina.jsp?id=f878960b-0ab5-4a32-bbe6-4e5e7e903887&lang=nl89 OOSTERHUIS K., Programmable architecture, Bergamo, l’Arcaedizioni, 2002, 99
tekst_afbeeldingen_01.indd 156 21/03/2006 11:18:24
157
database waarin het aantal vierkante meter, het volume en de kosten van de specifieke
woning worden opgeslagen. Naast de geometrische parameters kan de consument ook
een voorkeur voor materialen opgeven. Nadat de ‘klant’ zijn huis vormgegeven heeft,
kan hij een maquette, tekeningen of zelfs plannen voor een bouwaanvraag bestellen.
Variomatic biedt op deze manier een nieuwe interactieve kijk op cataloguswoningen.
2. Projectfiche
Projectnaam: cockpit in acoustic barrier
Locatie: Leidsche Rijn, Utrecht, langs de A2
Architect: ONL [Oosterhuis_Lénárd], Rotterdam
Opdrachtgever: cockpit: Hessing bv / acoustic barrier: projectbureau Leidsche Rijn
Start- en einddatum: 2003 – september 2005
Projectomvang/aanneemsom: €13,8 miljoen (cockpit: €8,7 miljoen inclusief grondkosten en bijkomende kosten; acoustic barrier: €5,1 miljoen exclusief de aanlegkosten van het dijklichaam) / €10,6 miljoen (cockpit: €5,5 miljoen; acoustic barrier: €5,1 miljoen)
Projectfuncties: autoshowroom, werkplaats, geluidswand
Oppervlakte: 8,200 m²
Prijs/m²: €700/m²
Aannemer: Meijers Staalbouw BV
3. Projectomschrijving
Een nogal ongewoon architectonisch-stedenbouwkundig concept om een industrieel
gebouw te integreren in een geluidsmuur van een autosnelweg, de A� in Utrecht,
heeft Hessing, een van Nederlands grootste autodealers, aangetrokken om er zijn
nieuwste showroom te vestigen. Het project – Cockpit in acoustic barrier genaamd
– vormt een scheiding tussen de autosnelweg en het achterliggende industrieterrein.
Door de aard van het project en de manier waarop Oosterhuis inspeelt op de snelheid
van de passant, spreekt men van een nieuwe snelwegarchitectuur. Een antwoord
moest gevonden worden op de vraag “hoe ervaart iemand, die tegen 100km/u reist,
tekst_afbeeldingen_01.indd 157 21/03/2006 11:18:24
158
objecten naast een snelweg?” Animatiesoftware heeft een belangrijke rol gespeeld in
het ontwerpproces van ONL90. Deze software biedt de mogelijkheid om op rijsnelheid
te animeren en modelleren. Een continue terugkoppeling vindt plaats tussen vorm,
ervaring en snelheid.
Een ander aspect waar het gebouw zijn grote naambekendheid aan te danken heeft is
de implementatie van het file-to-factory proces. Een keuze die voorkomt uit de behoefte
van organische architectuur om op een non-standard constructiewijze verwezenlijkt te
worden. Volgens Oosterhuis is deze vernieuwende industriële werkwijze bovendien op
zijn plaats binnen de context van een industriepark. Hij doorbreekt hiermee het banale
karakter waarmee industriebouw vaak geassocieerd wordt.
Analoog aan de auto-industrie, werd het gebouw ontworpen met een minimum
aan aparte onderdelen en dus details. Het resultaat is één vloeiende beweging. Kas
Oosterhuis noemt dit automotive styling, en fundeert dit door te verwijzen naar auto’s,
waarbij lampen ook geen uitstekende vormen meer zijn, maar mee opgenomen
worden in de vloeiende beweging. Ze zijn enkel nog herkenbaar doordat het materiaal
verandert.
De Cockpit is een zuiver voorbeeld van Non Standard Architecture. Overeenkomstig
de principes van Mass Customization en de unieke file-to-factory-productieprocessen
zoals ontwikkeld door ONL, zijn alle samenstellende componenten uniek. File-to-factoryFile-to-factory
is machine to machine communication in zijn meest zuiver vorm. Er wordt een directeEr wordt een directe
shortcut gemaakt van ontwerp – 3D model – naar uitvoering. Niet één bouwelement is
gelijk in de twee gebouwstructuren. Ieder element heeft een uniek nummer, ingebrand
in het staal en met een sticker op het glas. De Acoustic Barrier is samengesteld als een
driedimensionale bouwdoos uit 40 000 verschillende elementen in staal, en 10 000
verschillende driehoekige glasplaten.
4. Parametrisch concept
Het concept voor de geluidsmuur is gebaseerd op een relatief eenvoudige verzameling
van aan elkaar gerelateerde curven die een parametrische relatie beschrijven
tussen hoogte, breedte en lengte van de geluidsmuur. Deze curven creëren een
driedimensionale enveloppe waarbinnen de uiteindelijke constructie zal plaatsvinden.
90 X, “Architectuur bij 100 km per uur”, LUCASX, �005, nr. 4, oktober �005.
tekst_afbeeldingen_01.indd 158 21/03/2006 11:18:24
159
Voor het tekenen van deze curves werd gebruik gemaakt van de modelleersoftware
Rhinoceros. Dit pakket wordt hoofdzakelijk gebruikt omwille van de krachtige NURBS-
tools die het bevat.
Bij mijn bezoek aan ONL in Rotterdam vertelde Gijs Joosen me dat de geometrie binnen
de enveloppe snijdt met een ‘parametrisch ruimtelijk constructief grid’. Op deze manier
creëert men snijpunten tussen de driedimensionale enveloppe en het constructieve
grid. De punten die men hiermee bekomt vormen een point cloud die nauwkeurig de
ontworpen geometrie beschrijft.
Op dit punt in het ontwerp is men overgeschakeld van Rhinoceros naar 3ds max. Max
biedt de mogelijkheid om zelf scripts te schrijven, een toepassing die nodig is om data
uit te wisselen met externe databases.
Elk punt van de point cloud vertegenwoordigt een constructief knooppunt binnen de
structuur en bevat bovendien unieke coördinaten die, samen met heel wat andere
metadata, gebundeld worden in zo een database. In het totaal bevat de geluidsmuur
ongeveer 7000 puntobjecten.
5. Uitwerking met behulp van scripting
De point cloud die men eerder bekwam is een zeer bruikbaar model voor het genereren
en regenereren van alle puntdata, parameters en relaties tussen de punten. Om hieruit
een constructieve ruimtelijke structuur en glazen panelen voor de geluidsmuur te
ontwikkelen, moest een nieuwe softwaretoepassing ontwikkeld worden. Dit gebeurde
in twee talen, namelijk max-script en AutoLisp91. Deze applicatie werd gekoppeld aan
de database met coördinaten en andere metadata. In het ontwikkelde script ‘kijken’ alle
punten naar hun buren, terwijl ze die analyseren. Vanaf het moment dat de software
van een bepaald punt weet hoe de punten rondom dat punt zich verhouden, kan een
constructief knooppunt gegenereerd worden. Voor het genereren van deze constructieve
details wordt nogmaals overgeschakeld naar een ander softwarepakket, Pro/Engineer.
Dit programma zal voor het genereren van deze constructieve details gebruik maken
van de gegevens uit de aangelegde database. Dat hierbij geen enkel element exact
hetzelfde is, vormt geen hindernis voor deze programma’s. De uitzondering is regel
geworden.
91 AutoLisp is het equivalent voor AutoCAD van wat max-script voor 3ds max is.
tekst_afbeeldingen_01.indd 159 21/03/2006 11:18:24
tekst_afbeeldingen_01.indd 160 21/03/2006 11:18:27
tekst_afbeeldingen_01.indd 161 21/03/2006 11:18:29
16�
Aan de hand van de bekomen staaldetails die Pro/Engineer levert, gaat men de
database terug updaten. De geprogrammeerde scriptroutines die toegepast worden
op de point cloud, vergelijken herhaaldelijk alle berekeningen om de staal-wireframes
te updaten met de eraan gekoppelde database. Het feit dat alle parameters, relaties
en andere waarden bijgehouden worden door de scripts en de database, creëert
nieuwe manieren om data te analyseren. Zo kan men correctieroutines invoegen in
de scripts om ervoor te zorgen dat men over dergelijke grote hoeveelheid gegevens
de controle niet verliest. Dergelijke geprogrammeerde routines zijn duizende malen
betrouwbaarder dan manuele routines.
Tot slot gaat men ook nog optimalisatieroutines programmeren om verbeteringen en
kleine aanpassingen toe te passen op de berekende gegevens. Zo kan men eventueel
nog het aantal profielen verlagen, of de spanwijdte van een profiel aanpassen.
6. Realisatie
De stappen die ik hiervoor beschreven heb, hebben geleid tot een reusachtige
hoeveelheid informatie waarmee men dan in samenspraak met een constructeur kan
beginnen met de realisatie van het project. De staalstructuur van de geluidsmuur werd
nauwelijks op voorhand geassembleerd in ateliers. Desalniettemin slaagde men er in op
de werf een constructiesnelheid van 30 meter muur per dag te realiseren. Deze snelheid
kon enkel gehaald worden door ervoor te zorgen dat elk van de 40 000 verschillende
elementen snel geïdentificeerd en geplaatst kon worden. Men maakte hiervoor nog
geen gebruik van de RFID-tags die eerder beschreven werden. Gegraveerde unieke
nummers bleken te volstaan. De 10 000 verschillende glasplaten voorzag men van
stickers met daarop de nodige informatie.
Om dergelijke projecten nu, maar ook in de toekomst, tot een goed einde te brengen,
richtte ONL samen met de staalconstructeur Meijers Staalbouw B.V.9� een gezamenlijke
onderneming ONL-MS B.V. op. Deze nieuw opgerichte onderneming heeft als doel om
op internationale projecten van bijzondere architectuur in te kunnen schrijven. Door
‘design’ (ONL) en ‘build’ (Meijers Staalbouw) samen te voegen, is een combinatie
ontstaan die het mogelijk maakt om de meest uiteenlopende architecturale vormen
daadwerkelijk te realiseren.
9� http://www.meijers-staalbouw.nl/website.php
tekst_afbeeldingen_01.indd 162 21/03/2006 11:18:29
163
7. Materiaalgebruik
Aan de gebruikte materialen wordt door Oosterhuis nauwelijks aandacht besteed in
interviews of publicaties. Dit is hoogstwaarschijnlijk omwille van het weinig innovatieve
karakter van het materiaalgebruik. Iets dat niet helemaal strookt met de geest van
het gebouw vanuit het ‘vooruitstrevende’ standpunt, maar wel wanneer we het vanuit
contextuele hoek bekijken.
Er wordt gebruik gemaakt van een glazen gevelbekleding langs de kant van de
autosnelweg, zowel op de geluidsmuur als op de cockpit zelf. De achterkant van
de cockpit is bekleed met geprofileerde staalplaten en die van de geluidsmuur met
strekmetaal.
De draagstructuur bestaat zowel voor de cockpit als voor de muur, uit staal, maar bij
de cockpit gaat het om stalen buisprofielen die met elkaar verbonden worden door uit
staalplaat gelaste verbindingen, waar men bij de geluidsmuur gebruik gemaakt heeft
van L-profielen die we ook terugvinden in de constructie van hoogspanningsmasten,
net zoals de gebruikte knooppunten trouwens.
8. Conclusie
Na mijn bezoek aan dit project en het bureau van ONL werd mij duidelijk dat je als
digitaal architect niet anders kan dan onder de indruk zijn van het innovatieve karakter
van dit ontwerp. De overtuigingskracht waarmee dit bouwwerk tot stand gekomen is
blijkt meermaals uit de manier waarop ONL zich met dit project naar de buitenwereld
presenteert. Ontwerptechnisch kan ik dus enkel bevestigen dat het hier om een
technologisch hoogstandje gaat.
Toch wringt het schoentje ergens. Ruimtelijk werden mijn verwachtingen namelijk
niet ingelost. De Hessing Cockpit zelf staat op dit gebied wél behoorlijk zijn mannetje,
maar de geluidsmuur mist in mijn ogen enkele kwaliteiten en vooral een meerwaarde
ten opzicht van een klassieke geluidsmuur. De effecten van beweging en snelheid
zijn nauwelijks voelbaar, noch vanuit stilstand, noch wanneer je tegen 100km/u het
bouwwerk passeert. In een artikel dat verschenen is op archined.nl93 zegt Sander Boer,
93 VAN NIEUWAMERONGEN F., “Nieuwe generatie snelwegarchitectuur”, Archined.nl, 15 juni �005. (geraadpleegd op 13 maart �006 op http://www.archined.nl/archined/4783.html)
tekst_afbeeldingen_01.indd 163 21/03/2006 11:18:29
164
medewerker van ONL, “Toen ik voor het eerst in het gebouw liep, voelde het heel
anders dan ik verwacht had, terwijl ik op de computer elk onderdeel van het gebouw
doorgrondde.” Voor de gebouwervaring blijkt een computer toch niet het juiste middel.
Van achter de computer vandaan kruipen, en vaker op excursies gaan geeft Sander
Boer dan ook als ‘oplossing’ van dit probleem, een raad die ik graag zal opvolgen.
tekst_afbeeldingen_01.indd 164 21/03/2006 11:18:29
tekst_afbeeldingen_01.indd 165 21/03/2006 11:18:31
tekst_afbeeldingen_01.indd 166 21/03/2006 11:18:31
167MANNEKE PI°
tekst_afbeeldingen_01.indd 167 21/03/2006 11:18:31
tekst_afbeeldingen_01.indd 168 21/03/2006 11:18:31
tekst_afbeeldingen_01.indd 169 21/03/2006 11:18:37
004 - Banyan
tekst_afbeeldingen_01.indd 170 21/03/2006 11:18:40
171
Ruim een maand voor we onze scriptie moesten indienen, vroeg architect Bart Lens
(Lens Ass°) mij of ik hem kon helpen met het uittekenen van zijn laatste nieuwe
designobject ‘Manneke Pi°’. Het driedimensionaal model hiervan wordt gebruikt om
een prototype te laten maken bij Materialise in Leuven. Dit prototype zal dienst doen
als mal voor onder andere productie op grotere schaal, maar ook als basis voor fijn
handwerk.
Daar het om een organisch vormgegeven object ging, gebruikte ik het animatie- en
modelleerpakket 3ds max 7 voor het modelleren.
Ik voel mij voor dit soort driedimensionaal tekenwerk het best thuis in polymodelling,
een techniek die erin bestaat een object volledig op te bouwen uit polygonen. Het
resultaat is een lowpoly-model94 dat achteraf, door er een meshsmooth modifier95 op
toe te passen, ‘gladgestreken’ wordt.
Na de voltooiing van het model is het belangrijk ervoor te zorgen dat we een gesloten
solid afleveren aan Materialise. Hiervoor maak ik gebruik van de STL-check modifier
waarover 3ds max beschikt. Deze modifier controleert een object door te kijken of het
correct opgebouwd is om geëxporteerd te worden naar het .STL-bestandsformaat. Een
bestand in dit formaat kan rechtstreeks door de machines ingelezen worden.
Samen met Bart Lens ben ik naar Materialise in Leuven geweest, waar we een
uitgebreide voorstelling kregen van de verschillende technieken en materialen waarmee
men daar werkt. Uiteindelijk bleek SLS96 de meest geschikte fabricatietechniek te zijn
voor dit project.
Een bezoek aan de werkplaatsen gaf een duidelijk inzicht in de verschillende werkwijzen
van de machines.
Opvallend was nog de grote hoeveelheid handwerk die nodig is om de objecten van een
hoge oppervlakteafwerking te voorzien.
94 Een model dat bestaat uit weinig polygonen.95 Een meshsmooth modifier maakt je geometrie glad door polygonen op te splitsen. Dit gebeurt samen met een interpolatie van de hoeken van de nieuwe faces aan de hoekpunten en kanten. Het effect hiervan is een afronding van hoeken en kanten.Modifiers zijn in 3ds max basisinstrumenten om objecten te vervormen en aan te passen. 96 Besproken in DEEL III (3. Rapid Prototyping)
tekst_afbeeldingen_01.indd 171 21/03/2006 11:18:40
tekst_afbeeldingen_01.indd 172 21/03/2006 11:18:40
173PROJECT 1: Cultuurcentrum Brussel
tekst_afbeeldingen_01.indd 173 21/03/2006 11:18:40
tekst_afbeeldingen_01.indd 174 21/03/2006 11:18:40
Na mij al twee jaar in 3ds max verdiept te hebben, was in de eerste helft van het
vierde jaar het moment aangebroken om dit programma voor het eerst te gebruiken
als ontwerpinstrument. Tot dan gebuikte ik het hoofdzakelijk om driedimensionaal te
modelleren en om visualisaties te maken.
Al snel leerde ik de mogelijkheden van particles aan te wenden om een blob te creëren
die als basis kon dienen om een ruimtelijk inspirerend kader te scheppen. De context
en een afbeelding om willekeur te introduceren, waren de twee bepalende parameters
voor de sturing van het particle-systeem.
De verzameling aan particles die ik bekwam, werd omgevormd tot een groot blob-
element. Doordat 3ds max een blob-object veelal willekeurig opbouwt, is het moeilijk
om de bekomen vorm achteraf te wijzigen. Daarom was ik genoodzaakt om deze blob
via polymodelling volledig over te tekenen. In het ‘proper’ model dat ik dan bekwam,
kon ik veel gemakkelijker aanpassingen doen en uitsparingen voorzien.
Om het geheel water- en winddicht te maken voorzag ik een vliesgevel. Hiervoor
vertrok ik van een door polymodelling opgebouwd oppervlak, waarvan ik de wireframe
gebruikte om een zelfdragende structuur, opgebouwd uit driehoeken, te generen. De
meer dan �000 verschillende glasplaten die deze structuur opvullen, werden door een
maxscript, op basis van de structuur, gegenereerd.
Trappen, vloerplaten en meubels werden op een klassieke wijze aan het ontwerp
toegevoegd, een optie die ik ondertussen niet meer volg.
tekst_afbeeldingen_01.indd 175 21/03/2006 11:18:40
tekst_afbeeldingen_01.indd 176 21/03/2006 11:18:42
tekst_afbeeldingen_01.indd 177 21/03/2006 11:18:44
tekst_afbeeldingen_01.indd 178 21/03/2006 11:18:44
179PROJECT 2: Koenigsegg-showroom Antwerpen
tekst_afbeeldingen_01.indd 179 21/03/2006 11:18:44
tekst_afbeeldingen_01.indd 180 21/03/2006 11:18:44
Daar waar het vorige project een relatief directe werkwijze was om een blob te ontwerpen,
heb ik in dit ontwerp uitgebreider gebruik kunnen maken van de mogelijkheden die
particles bieden.
Ik ben eerst op zoek gegaan naar een aantal bepalende omgevingsfactoren. Gezien het
industriële, contextarme karakter van de site, worden de snelheden van verschillende
verkeersstromen in de directe omgeving van het terrein al snel de kapstok om mijn
ontwerp aan op te hangen. Het is voor de showroom belangrijk dat passanten van alle
snelheidsniveaus (voetgangers, tramreizigers, autobestuurders op de snelweg,…) op
een voor hen optimale wijze de Koenigsegg-ervaring kunnen opdoen.
Ik begin met een simulatie van de verkeersstromen door gebruik te maken van één
particle-systeem per stroom. Op het bouwterrein zelf breng ik enkele krachtvelden aan
die elk hun kracht op een welbepaalde stroom zullen laten gelden. De snelheid van de
stroom is hier rechtevenredig met de complexiteit van de patronen van de afgeweken
particles. Om de beweging van de particles visueel te versterken laat elk deeltje een
spoor van ongeveer 7 frames achter zich.
Wanneer de verschillende verkeersstromen een nieuw evenwicht gevonden hebben
onder invloed van de krachtvelden, wordt het systeem in zijn geheel bevroren. De
lijnen die hierdoor gecreëerd worden, worden dan rechtstreeks aangewend om NURBS
te genereren. De verzameling NURBS legt op zijn beurt dan weer de basis voor een
complex NURBS-surface. Op deze manier bekomen we een conceptueel kader dat nog
voldoende ruimte biedt om op een vrije, creatieve manier ingevuld te worden.
tekst_afbeeldingen_01.indd 181 21/03/2006 11:18:44
tekst_afbeeldingen_01.indd 182 21/03/2006 11:18:45
tekst_afbeeldingen_01.indd 183 21/03/2006 11:18:47
tekst_afbeeldingen_01.indd 184 21/03/2006 11:18:50
tekst_afbeeldingen_01.indd 185 21/03/2006 11:18:50
tekst_afbeeldingen_01.indd 186 21/03/2006 11:18:50
187NAWOORD
tekst_afbeeldingen_01.indd 187 21/03/2006 11:18:50
tekst_afbeeldingen_01.indd 188 21/03/2006 11:18:50
189In dit digitale tijdperk ondergaan onze leefpatronen grote wijzigingen, waardoor er
opnieuw nagedacht moet worden over de eisen waaraan hedendaagse architectuur
dient te voldoen. Een duidelijke tendens naar meer vrijheid en mobiliteit, verlangt een
nieuw architectuurconcept.
Het paradoxale aan het digitale is dat het enerzijds tegemoet komt aan de nieuwe
verlangens die deze wijzigingen met zich mee brengen, maar dat het anderzijds ook
een aantal problemen en veranderingen creëert. We zien dit in zeer snel evoluerende
gebieden zoals communicatie en entertainment, maar ook een logger gegeven, wat
architectuur in het verleden altijd geweest is, ontsnapt niet aan deze ontwikkeling. Het
is van groot belang dat de architect met deze ontwikkelingen mee is, zodat hij in staat
blijft ruimtes, sferen, belevingen en programma’s te creëren die kunnen dienen als
stimulerend kader voor deze nieuwe veranderingen.
De set aan digitale instrumenten die de ontwerper hiervoor kan hanteren, is zeer
uitgebreid in vergelijking met de klassieke ontwerpmiddelen, maar, door de mogelijkheid
tekst_afbeeldingen_01.indd 189 21/03/2006 11:18:50
190
om deze aan te vullen met eigen scripts, verre van volledig. Dit geeft de ontwerper een
zodanig grote vrijheid en mogelijkheid tot verpersoonlijking van een ontwerp, dat de
behoefte groeit om als architect dichter bij de realisatie van een project te staan. Op
dit punt wordt de term master builder gebruikt, als begrip dat uitdrukking geeft aan
de actor in het bouwproces die onder andere toeziet op de vroegtijdige integratie van
ingenieurs en aannemers. Dit schept de mogelijkheid om een grensoverschrijdende
communicatiestructuur op te zetten, die we het digitaal continuüm genoemd hebben.
Zo boekt men niet enkel een grote vooruitgang op gebied het van efficiëntie, maar
creëert men ook nieuwe mogelijkheden om producten te fabriceren.
Centraal in dit alles staat het allesomvattend driedimensionaal model dat alle data
die door de verschillende bouwpartijen aangeleverd worden, bundelt en aan elkaar
koppelt.
Elke speler in het bouwproces werkt in zijn eigen digitale werkomgeving die volledig
afgestemd is op de specifieke eisen van de gebruiker. De software-industrie levert
hiervoor een breed scala aan programma’s, gaande van professionele animatiesoftware
tot de meest geavanceerde structurele simulatiesoftware.
Een nadeel bij het ontwerpen op de computer is de beperking van het scherm. Ook al
slagen we erin om perfect driedimensionale beelden te produceren, de weergave ervan
vindt nog steeds plaats op een plat vlak. Hierdoor missen architecten vaak voeling met
het ontwerp, met het risico van foute ruimtelijke verhoudingen. Om ontwerpen toch
al in een vroeg stadium van het ontwerp een tastbaar karakter te geven, maakt men
gebruik van Rapid Prototyping technieken.
Door de grote complexiteit die het gevolg is van de mass-customization, ontstaat de
noodzaak het 3D-model voldoende te documenteren. Een belangrijke rol hierin is
weggelegd voor metadata.
Wanneer men uiteindelijk tot productie overgaat, schuilt de uitdaging erin het
maximum uit de beschikbare machines te halen en indien nodig creatief te zoeken
naar ‘op maat’-oplossingen. De digitale productietechnieken die hiervoor beschikbaar
zijn, zijn nog in volle ontwikkeling, net zoals de materialen die we ter beschikking
hebben. De veeleisendheid van architecten zet fabrikanten ertoe aan om te investeren
in onderzoek.
tekst_afbeeldingen_01.indd 190 21/03/2006 11:18:50
191
Dit lijkt voor sommige lezers misschien nog een utopisch verhaal, maar de tendensen
zijn duidelijk. Van de nieuwe generatie architecten zal meer en meer verwacht worden
dat zij zich toeleggen op het aanleren een aantal digitale ontwerptechnieken. Ook het
onderwijs zal hieraan meer aandacht moeten besteden.
En ondertussen komt de quantumtechnologie al om de hoek kijken….
tekst_afbeeldingen_01.indd 191 21/03/2006 11:18:50
tekst_afbeeldingen_01.indd 192 21/03/2006 11:18:50
193DANKWOORD
tekst_afbeeldingen_01.indd 193 21/03/2006 11:18:50
tekst_afbeeldingen_01.indd 194 21/03/2006 11:18:50
195
Een scriptie schrijven was voor mij een nieuwe uitdaging, waarbij ik de steun van een
heleboel mensen goed heb kunnen gebruiken.
Ik dank in het bijzonder mijn vriendin Anke die mij al meer dan vier jaar ongelooflijk
hard steunt in al mijn projecten, zowel voor school als daarbuiten. Mijn ouders en
zussen dank ik onder andere voor hun kritische commentaar en hun brede steun.
Een bijzonder woord van dank geldt voor Maria Leus, mijn promotor, die steeds in mij
geloofd heeft en mij zeer efficiënt en met veel begrip heeft begeleid om tot dit resultaat
te komen.
Dank ook aan mijn twee trouwe kotgenoten Bram en Piet, gewoon voor alles, maar
vooral om Bram en Piet te zijn.
Ik vermeld ook graag de trouwe bezoekers van de fora www.cgtalk.com, www.
evermotion.org en gathering.tweakers.net.
Hartelijk dank ook aan de a�o-architecten en Bart Lens, voor de kansen die ze mij
gegeven hebben om mijn persoonlijk ‘digitaal studeerwerk’ reeds tijdens mijn studies
aan de realiteit te mogen toetsen.
En tenslotte ook een woord van vriendschap en genegenheid voor alle studenten van
5ar, voor de toffe groep die wij samen vormen.
tekst_afbeeldingen_01.indd 195 21/03/2006 11:18:50
tekst_afbeeldingen_01.indd 196 21/03/2006 11:18:51
197BIJLAGEN
tekst_afbeeldingen_01.indd 197 21/03/2006 11:18:51
tekst_afbeeldingen_01.indd 198 21/03/2006 11:18:51
199
Bijlage 1: Laser Cutting
Laser Cutting Stainless Steel With NitrogenSteel Thickness (mm)
Power Level (kilowatt)
Assist Gas (CFH)
Assist Gas (bar)
Assist Gas (PSIG)
Travel Speed (m/min)
Travel Speed (IPM)
Focal Nozzle I D (mm)
1 0.8 311 8.0 118 1.5 59 5 1.5
1 3 311 8.0 118 8 315 5 1.5
� 1.5 675 10.0 147 �.5 98 5 �
� �.� 675 10.0 147 3.8 150 5 �
�.5 1.5 798 1�.0 176 1.1 43 5 �
�.5 3.� 55� 8.0 118 4.5 177 5 �
3 1.5 859 13.0 191 1.8 71 5 �
3 3.� 675 10.0 147 4 157 5 �
5 1.5 1105 17.0 �50 0.7 �8 5 �
5 �.� 1105 17.0 �50 1.3 51 5 �
5 3.5 1105 17.0 �50 �.� 87 7.5 �
6 1.5 1166 18.0 �65 �.3 91 5 �
6 3.5 1166 18.0 �65 3.3 130 7.5 �
8 1.5 �014 �0.0 �94 0.3 1� 7.5 �.5
8 3.� 1438 14.0 �06 1.� 47 7.5 �.5
10 �.5 �6�4 18.0 �65 0.4 16 7.5 3
10 3.5 �6�4 18.0 �65 0.8 31 7.5 3
1� 3.5 345� �4.0 353 0.5 �0 7.5 3
1� 5.6 345� �4.0 353 1 39 7.5 3
15 3.5 345� �4.0 353 0.� 8 7.5 3
19 5.6 345� �4.0 353 0.6 �4 7.5 3
Laser Cutting Carbon Steel With Oxygen
Steel Thickness (mm)
Power Level (kilowatt)
Assist Gas (CFH)
Assist Gas (bar)
Assist Gas (PSIG)
Travel Speed (m/min)
Travel Speed (IPM)
Focal Length (inch)
Nozzle I D (mm)
1.5 1 76 1.� 18 5 197 5 1.5
� 1 1�1 �.5 37 4 157 5 1.5
�.5 1 104 �.0 �9 �.8 110 5 1.5
�.5 1.� 104 �.0 �9 3.8 150 5 1.5
3 1 69 1.0 15 �.3 91 5 1.5
3 � 69 1.0 15 3.7 146 5 1.5
4 1 6� 0.8 1� 1.8 71 5 1.5
tekst_afbeeldingen_01.indd 199 21/03/2006 11:18:51
�00
4 � 89 0.8 1� 3.� 1�6 5 1.8
5 1 89 0.8 1� 1.5 59 5 1.8
5 � 89 0.8 1� �.6 10� 5 1.8
6 1 59 0.7 10 1.4 55 5 1.5
6 �.� 1�3 1.0 15 �.5 98 5 �
6 3.� 153 1.5 �� 3.3 130 5 �
8 1 59 0.7 10 1 39 5 1.5
8 3.4 117 0.9 13 �.3 91 5 �
10 1.5 98 0.6 9 0.9 35 5 �
10 3.4 17� 1.8 �6 1.9 75 7.5 �
1� 1.5 98 0.6 9 0.8 31 7.5 �
1� 3.4 110 0.8 1� 1.5 59 7.5 �
15 �.� 110 0.8 1� 0.9 35 7.5 �
15 3.4 110 0.8 1� 1.� 47 7.5 �
�0 3 144 0.5 7 0.7 �8 7.5 �.5
�0 3.5 144 0.5 7 0.9 35 7.5 �.5
�5 3.� �07 0.5 7 0.6 �4 7.5 3
�5 3.5 193 0.4 6 0.6 �4 7.5 3
3� 5.3 404 0.3 4 0.5 �0 10 4.5
40 5.5 499 0.3 4 0.5 �0 1�.5 5
Bijlage 2: CNC
G00: Fast positioning G01: Linear interpolation G02: CW circular interpolation G03: CCW circular interpolation G17: X-Y plan selection G18: X-Z plan selection G19: Y-Z plan selection G20: Programming in inches G21: Programming in mm G33: Constant pitch threading G34: Variable pitch threading G40/G41/G42: Tool radius compensation G90: Absolute programming G91: Incremental programming G94/G95: Feed G96/G97: Constant cutting speed/Constant rotation speed
tekst_afbeeldingen_01.indd 200 21/03/2006 11:18:52
�01
Naast de letter ‘G’ zijn er nog een aantal andere letters die andere factoren van de
machine controleren:
X position Y position Z position M code (another “action” register or Machine code(*)) F feed rate S spindle speed N line number R Radius T Tool selection I Arc data X axis J Arc data Y axis. K Arc data Z axis.
Voorbeeld:
Het gaat hier om een fictief programma dat het gebruik van de G-code demonstreert.
In dit programma wordt de diameter van een staaf verkleind.
N01 M�16 (Turn on load monitor) N02 G00 X20 Z20 (Rapid move away from the part, to ensure the starting position of the tool) N03 G50 S�000 (Set Maximum spindle speed) N04 T03 (Choose tool #3 from the carousel) N05 G96 S854 M4� M03 M08 (Variable speed cutting, 854 ft/min, High spindle gear, Start spindle CW rotation, Turn the coolant on) N06 G00 X1.1 Z1.1 T0303 (Rapid feed to a point 0.1” from the end of the bar and 0.05” from the side, Use offset values for tool #3) N07 M01 (Optional Stop) N08 G01 Z1.0 F.05 (Feed in horizontally until the tool is standing 1” from the datum) N09 X0.0 (Feed down until the tool is on center - Face the end of the bar) N10 G00 Z1.1 (Rapid feed 0.1” away from the end of the bar) N11 X1.0 (Rapid feed up until the tool is standing at the finished OD) N12 G01 Z0.0 (Feed in horizontally cutting the bar to 1” diameter all the way to the datum) N13 G00 X1.1 (Rapid feed 0.05” away from the surface of the part)
tekst_afbeeldingen_01.indd 201 21/03/2006 11:18:52
�0�
N14 G00 X20 Z20 (Rapid feed back out away from the work) N15 M05 M09 (Stop the spindle, Turn off the coolant) N16 M215 (Turn the load monitor off) N17 M02 (End of program)
tekst_afbeeldingen_01.indd 202 21/03/2006 11:18:52
tekst_afbeeldingen_01.indd 203 21/03/2006 11:18:52
tekst_afbeeldingen_01.indd 204 21/03/2006 11:18:52
�05BIBLIOGRAFIE
tekst_afbeeldingen_01.indd 205 21/03/2006 11:18:52
tekst_afbeeldingen_01.indd 206 21/03/2006 11:18:52
�07
WATERS J., Blobitecture, Gloucester, Rockport Publishers, �003, 19�
ZELLNER P., Hybrid space (new forms in digital architecture), Londen, Thames &
Hudson, 1999, 19�
LYNN G., RASHID H., Architectural Laboratories, Rotterdam, Nai Publishers, �00�, 176
ROSA J., Next Generation Architecture (contemporary digital experimentation + radical
avant-garde), Londen, Thames & Hudson, �004, �40
KOLAREVIC B., Architecture in the digital age (design and manufacturing), New York,
Spon Press, �003, 314
ENGELI M., Bits and spaces, New York, Birkhäuser, �001, �08
MIGAYROU F., BRAYER M., Archilab (Radical Experiments in Global Architecture),
Londen, Thames & Hudson, �001, 5�8
GANS D., KUZ Z., The organic Approach to architecture, London Wiley-Academy, 2003,
�16
ANGE M., SIMONOT B., Archilab’s Earth Buildings: Radical experiments in land
architecture, Londen, Thames & Hudson, �003, �56
VOGLIAZZO M., “SHoP: Agora, Dreams and visions”, L’Arca nr. �0�, p. 34-43
HADID Z., SCHUMACHER P., “Driving towards renewal”, L’Arca, nr. �0�, p. 44-49
OOSTERHUIS K., Programmable architecture, Bergamo, l’Arcaedizioni, 2002, 99
FRAMPTON K., Moderne architectuur. Een kritische geschiedenis., Roeselare, Roularta
Books, 199�, 477
JODIDIO P., Architecture NOW!, Keulen, Taschen, �001, 576
tekst_afbeeldingen_01.indd 207 21/03/2006 11:18:52
�08
GÖSSEL P., LEUTHÄUSER G., Architectuur van de 20e eeuw, Keulen, Taschen, �001,
447
ZELLNER P., NOVAK M., Digital Real: Blobmeister, Birkhauser, �001, �56
BULLIVANT L., 4dspace: Interactive Architecture, Architectural Design, London, Wiley-
Academy, Vol 75, nr 1, januari/februari 2005, 128
SPILLER N., Young Blood, Architectural Design, London, Wiley-Academy, Vol 71, nr 1,
februari 2001, 111
PERRELLA S., Hypersurface Architecture II, Architectural Design, London, Academy
Editions, Vol 69, nr 9, oktober 1999, 11�
GOSLING D., New science = New architecture?, London, Academy Editions, 96
EEKHOUT M., POPO of ontwerpmethoden voor bouwproducten en bouwcomponenten,
Delft, Delft University Press, 1997, 163
FEAR B., Architecture + Animation, Architectural Design, London, Wiley-Academy, Vol
71, nr �, april �001, 111
X, Organic Architecture, London, Academy Editions, Vol 63, nr 11/12, november/
december 1993, 95
RAHIM A., Contemporary Processes in Architecture, London, Wiley-Academy, Vol 70,
nr 3, juni �000, 11�
RAHIM A., Contemporary Techniques in Architecture, London, Wiley-Academy, Vol 72,
nr 1, januari �00�, 1�6
DOHERTY P., Cyberplaces: The Internet Guide for Architects, Engineers & Contractors,
Robert S Means Co; Bk&CD-Rom edition, 1997, 696
tekst_afbeeldingen_01.indd 208 21/03/2006 11:18:52
�09
A+U nr 412, 05:01
Tijdschrift Bouw #04/2005 – interview met Lars Spuybroek – Van machine naar vorm
A+193 – parametrisch tekenen (Foster)
BRONVERMELDING VAN DE FOTO’S
001, 008, 009, 016, 017, 0�0, 0�1, 0��, 0�3, 0�4, 0�8, 030, 031, 032, 033, 036, 037,040, 041, 042, 043 + alle afbeeldingen van de case studies met uitzondering deze op p160-161 en p 169) - Wout Sorgeloos002 - ?; 003 - Ramon Prat; 004 - Caloey (Webshots.com); 005 - jamescraig (Webshots.com); 006 - healthylivinginc (Webshots.com); 007 - Gregory More; 010 - ldrider51 (Webshots.com); 011 - jb607 (Webshots.com); 012 - amhalveytoo (Webshots.com); 013 - kj0928 (Webshots.com); 014 - dwntwnla6903 (Webshots.com); 015 - SAAB; 018 - Gregg Lynn; 019 - Marcos Novak; 025 - ?; 026/027 - MVRDV; 029 - Kolatan and MacDonald; 034 - Future Systems; 035 - Future Systems; 038 - Friedrich Busam; 039 - Bernhard Franken; 044 - Erick van Egeraat Architects/Christian Richters; 045 - STEM Group, LPS, Université Paris Sud; 046 - gepubliceerd onder de GNU Free Documentation License; 047 - NOX; 048 - Johan Bettum; 049 - dECCOI Architects; 050 - dECCOI Architects; 051 - Trimble; 052 - jyjchan_bangkok1 (Webshots.com); foto’s p 160-161 - ONLfoto p 169 - Bram Rumbaut
tekst_afbeeldingen_01.indd 209 21/03/2006 11:18:52
tekst_afbeeldingen_01.indd 210 21/03/2006 11:18:52
tekst_afbeeldingen_01.indd 211 21/03/2006 11:18:52
tekst_afbeeldingen_01.indd 212 21/03/2006 11:18:52