Създаване на флуидни, двойно извити форми чрез 3D принтиране

Като метод за адитивно производство, 3D принтирането се характеризира с изграждането на обекти чрез хоризонтално отлагане на материала слой по слой. Това обаче все още ограничава производството на елементи и ограничава формата на ранните прототипи в рамките на диапазона, който позволява добавянето на материал в една посока, което затруднява създаването на сложни форми с плавни криви.

Екипът на Катедрата по цифрови строителни технологии към ETH Zurich, който интегрира изчислителен дизайн, цифрово производство и нови материали, проучва иновативна роботизирана система за адитивно производство. Този метод улеснява отпечатването на тънки структури с двойна кривина, което значително разширява възможностите за прилагането им в архитектурата в по-голям мащаб.

За да провери успеха на неравнинното роботизирано 3D принтиране, екипът създаде „Fluid Forms“ – красива обвивка с височина 2 метра и ширина 140 см, съставена от полупрозрачна пластмаса PETG, смесена със сини и сребристи тонове. По време на почти 3-седмичния производствен процес роботизираната ръка пъргаво следваше неравнинни пътеки за печат в дизайн, вдъхновен от минималната повърхност на Коста. (В математиката минималната повърхнина на Коста е вградена минимална повърхнина, открита през 1982 г. от бразилския математик Селсо Жозе да Коста.)

Както обяснява екипът, „ориентацията на пътя на печат се контролира чрез метод за оптимизация на векторно поле, който е фино настроен за специфичните нужди и ограничения на неравнинния 3D печат. За да се увеличи твърдостта на структурата, се въвеждат вълни, които са ортогонални на посоката на печат.“ Конструкцията от 40 части и тежаща 120 килограма е сглобена чрез сух метод с помощта на винтове, за да се улесни нейното разглобяване и повторната употреба на частите ѝ, след като полезният живот на проекта приключи.

Тези постижения не само увеличават гъвкавостта на роботизираното производство за постигане на по-голяма производителност и ефективност, но и по-ясно разкриват логиката на геометрията, която поддържа крайния елемент, разкривайки скрит слой информация.

„Формата позволява изненадващи погледи, докато се разхождате наоколо, като понякога играе ролята на непрозрачна граница, а понякога на прозрачна завеса. По този начин тя предлага поглед към архитектура, която размива границите между вътре и вън и е пълна с цветове и изненади“, добавят те.

Снимки: Dominik Vogel