Kiselejtezett favillák helyettesíthetik a teherhordó illesztéseket az építészeti projektekben a Massachusetts Institute of Technology kutatói által kifejlesztett építési technikával. A rendszer egyesíti a generatív tervezést és a robotizált gyártást; a favillákat – azokat a fadarabokat, ahol a törzs vagy ág kettéhasad – Y alakú csomópontokként, amelyek egyenes épületelemeket kötnek össze. Az MIT Digital Structures kutatócsoportja által létrehozott ötlépcsős megközelítést már alkalmazták egy demonstrációs szerkezet telepítésére az egyetem campusán, és most készül egy nagyobb pavilon.

A kutatók úgy vélik, hogy rendszerük csökkentheti az építkezés környezeti hatását azáltal, hogy felváltja a nagy szilárdságú, ugyanakkor nagy károsanyag kibocsátással előállítható anyagokat, például az acélt, amelyek általában szükségesek a szerkezeti elemek kialakításához. Összehasonlításképpen, a favillák nemcsak természetesek és megújulók, hanem a faipar újrahasznosított hulladéktermékei is, mert csak a fák egyenes szakaszait használják fel bútorok és építőanyagok készítéséhez. Caitlin Mueller, az MIT Building Technology programjának docense és a Digital Structures kutatócsoport vezetője a favillákat „természetesen kialakított szerkezeti kapcsolatoknak” írja le, amelyek belső szálhálózatuknak köszönhetően nagyon hatékonyan képesek átvinni az erőt. „A legnagyobb érték, amit egy anyag adhat, ha teherhordó szerepet biztosít egy szerkezetben” – mondta az MIT Energy Initiative egyetemi lapnak.

„Ha veszünk egy favillát, és levágjuk a közepén, hihetetlen szálhálózatot látunk, amelyek összefonódnak, és létrehozzák ezeket a gyakran háromdimenziós terhelésátviteli pontokat egy fában” – folytatta. „Ugyanezt kezdjük el használni a 3D nyomtatással, de közel sem vagyunk ahhoz, amit a természet csinál az összetett szálorientáció és geometria tekintetében.”

A Mueller és a Digital Structures csapata által kifejlesztett ötlépcsős munkafolyamat első lépése a favillák egy digitális könyvtárba történő katalogizálása. Ez 3D szkenneléssel történik, és könnyen elérhető berendezéssel, például okostelefon-alkalmazással kiegészíthető. Ezek a szkennelések rögzítik az ágak relatív geometriáját és orientációját, amelyek meghatározzák a villa belső szálirányát, és ezáltal az erősségét.

A második lépésben a favillákat az Y alakú csomópontokhoz kell igazítani egy adott építészeti tervben. Ezt olyan algoritmusokkal érik el, amelyek felmérik, hogy egy adott favilla alakja mennyire illeszkedik egy adott csomóponthoz, majd módosítja a favillák általános eloszlását a leghatékonyabb felhasználás érdekében. A harmadik lépésben a tervezők játszhatnak a szerkezet alakjával, tudván, hogy az illesztési folyamathoz használt algoritmus menet közben újra számítja az optimális favilla-eloszlást. A Digital Structures csapata által kifejlesztett szoftver automatikusan létrehozza azokat a terveket, amelyek a legjobb „egyezési pontszámot” adják, de lehetővé teszi a tervezők számára, hogy felülbírálják ezeket a terveket saját preferenciáik szerint.

A tervezés véglegesítése után a negyedik lépésben a favillákat a lehető legminimálisabbra kell vágni, hogy lecsupaszítsák a kérgét, és a kötés illeszkedjen a hozzárendelt csomóponthoz. Ez a szakasz is automatizált, egy algoritmus generálja a kódutasításokat, és a demóstruktúra esetében a bostoni Autodesk Technology Center robotjai vágják a fát. Az utolsó és egyetlen alacsony technológiájú lépésben a szerkezetet manuálisan állítják össze, mint egy gyerekjátékot, és minden favillát felcímkéznek az egyszerű összeszerelés érdekében.

Mueller úgy véli, hogy a jelenlegi számítási és tervezési folyamatokhoz hasonlóan ez a rendszer is lehetővé teheti az építészek számára új formák felfedezését. „Sok ikonikus épület, amely az elmúlt két évtizedben épült, váratlan formákat öltött” – mondta. „A faágak nagyon sajátos geometriájúak, ami néha szabálytalan vagy nem szabványos építészeti formát eredményez, amelyet nem valami önkényes algoritmus, hanem maga az anyag vezérel.” A faanyag egyre népszerűbb választás, mivel az építészet és az építőipar megpróbálja csökkenteni az anyagokból és az építőiparból származó szén-dioxid-kibocsátását. Becslések szerint egy teljesen kifejlett fa egy év leforgása alatt 22 kilogramm CO₂-t távolít el a légkörből, ami azt jelenti, hogy az anyag szén-negatív mindaddig, amíg felelősségteljes forrásból és felhasználásból származik. A fában rejlő fenntartható potenciál megvalósításának egyik kulcsfontosságú megoldandó problémája a faipar által termelt nagy mennyiségű fel nem használt kivágott fa, valamint a szállítással és a feldolgozással kapcsolatos problémák.

Forrás: https://www.dezeen.com/2022/05/05/tree-forks-mit-digital-structures-architecture/