Niesamowita architektura XXI wieku

ARUP - wieżowiec przyszłości 2050

Przedstawiona na początku roku 2013 wizja hiper-inteligentnego, miejskiego budynku przyszłości 2050 firmy ARUP zawiera następujące założenia:

- Budynek ma być ciągle przystosowujący się, zbudowany z materiałów robiących wszystko - od filtrowania powietrza po produkcję energii.

- Budynek ma być zbudowany z komponentów modułowych, które mogą być wymieniane i ulepszane w trakcie życia budynku przez roboty.

- Budynki mają produkować żywność dla pokrycia lokalnego zapotrzebowania oraz, dzięki powierzchniom fotowoltaicznym, mają generować i magazynować energię.

- Fasada budynku ma reagować na i dostosowywać się do zmieniających się warunków atmosferycznych.

- Ludzie mają podróżować kolejkami linowymi, mostami dla pieszych i komunikacją zbiorową.

Jak twierdzi Josef Hargrave, konsultant do spraw przewidywania i innowacji firmy Arup:

"W erze ekologicznej budynki nie tworzą już zwykłych przestrzeni ale całe środowiska. Produkujące pożywienie i energię, dostarczające czystego powietrza i wody budynki zmienią się z pasywnych skorup w aktywnie dostosowujące się i oddychające struktury wspierające miasto jutra."

Kas Oosterhuis - projektowanie parametryczne

Kas Oosterhuis - architekt, założyciel pracowni ONL w Rotterdamie (wraz z artystką Iloną Lénárd), profesor Wydziału Architektury Uniwersytetu Technicznego w Delft, prowadzi grupę naukową Hyperbody, pionier projektowania parametrycznego i architektury interaktywnej.

KU ARCHITEKTURZE SYNTETYCZNEJ

Według Kasa Oosterhuisa wszystkie z pięciu punktów nowoczesnej architektury Le Corbusiera, wymagają dziś gruntownego przeglądu i aktualizacji.

1. Konstrukcja słupowa (Pilotis) - szkielet konstrukcyjny (słupy + stropy) zamieniły się w samonośny, naszpikowany elektroniką i wystylizowany (niczym samochód) korpus budynku (building body).

2. Ogród na dachu - został zredukowany do romantycznego detalu na tle ogólnej sztuczności globalnego ekosystemu.

3. Wolny plan ewoluował w wolną bryłę. Podczas gdy rzut i elewacja ilustrują spłaszczoną i nieciągłą przestrzeń, nowa architektura jest kształtowana bezpośrednio w wirtualnej i w pełni trójwymiarowej przestrzeni.

4. Poziome okna pasmowe zostały strywializowane przez wprowadzenie inteligentnej membrany (smart membrame) - selektywnie przepuszczalnej ściany.

5. Wolna fasada została zradykalizowana przez całkowicie autonomiczną koncepcję wolnej bryły.

Unowocześnione punkty odnoszą się do Nowego Rodzaju Budynku (New Kind of Building) - różniącego się znacznie od domów projektowanych przez Le Corbusiera i po nim aż do dnia dzisiejszego.

W swoich poszukiwaniach Kas Oosterhuis inspiruje się naturą. Natura jest dla niego formą matematyki. Natura niestrudzenie powtarza proste działania w ciągu długiego czasu. Wynikiem tych działań jest ewolucja i różnorodność gatunków. Proste zasady dają złożony wynik. Budynek ma być systemem zaprojektowanych parametrycznie komórek, zawierającym wszystkie potrzebne wariacje i specjalizacje - jedna komórka jest oknem, inna drzwiami itd. Struktura i skóra budynku mają być zsynchronizowane.

Taki nowy system budowania możliwy jest dzięki najnowszym technologiom - projektowaniu parametrycznemu / technologii CNC / technologii File-to-Factory

File-to-Factory (Plik do Fabryki) to proces, dzięki któremu możliwe jest bezpośrednie przełożenie komputerowych rysunków (w plikach) na gotowe elementy budynku (w fabryce). Za pomocą tej nowatorskiej techniki możliwa jest kontrola skomplikowanej geometrii i inżynierii dwukierunkowo giętych powierzchni powłok budynku i ich konstrukcji wsporczej. (synchronizacja struktury i skóry) ONL posługuje się programami do modelowania umożliwiającymi projektowanie w pełni parametryczne. Parametryczne detale mają mnogość konfiguracji, w zależności od położenia w całości powłoki budynku, w której żaden detal nie jest taki sam. Zbiór punktów opisujących element detalu architektonicznego/konstrukcyjnego jest kodowany w specjalnych skryptach projektowych. Procedury te umożliwiają bezpośrednią komunikację pomiędzy komputerami i maszynami tnącymi producentów stali i szkła. Proces ten pozwala w pełni kontrolować koszty i czas produkcji.

Foster & Partners - baza księżycowa

BAZA KSIĘŻYCOWA

W styczniu 2013 firma Foster & Partners zaprezentowała powstający we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną, projekt Bazy na Księżycu.

Kosmiczna baza powstanie z połączonych modułowych budynków przypominających kształtem iglo lub podkrakowską siedzibę radia RMF FM (projektu nota bene polskiej pracowni nsMoonStudio). Ich szkielet konstrukcyjny wykonany z elementów rurowych pokryje nadmuchiwana kopuła. Kopuła obudowana zostanie elementami osłaniającymi drukowanymi za pomocą obsługiwanej przez robota drukarki 3D w technologii D-Shape z gruntu księżycowego zwanego regolitem. Utworzy to wytrzymałą i lekką powłokę ochronną o strukturze gąbki - zainspirowaną systemami strukturalnymi powszechnymi w naturze.

D-Shape - technologia drukowania budynków

D-Shape - technologia drukowania budynków lub elementów budynków. Trójwymiarowe kształty produkowane są poprzez nadrukowywanie kolejnych warstw piasku (lub innego materiału) jedna na drugą. Docelową strukturę spaja klej, reszta piasku pozostaje niescalona i służy jako wzmocnienie struktury do czasu uzyskania wytrzymałości, po czym piasek jest usuwany i może być wykorzystany ponownie. Tak powstała masa jest podobna do sztucznego marmuru. Ma wytrzymałość większą niż beton w związku z czym nie potrzebuje zbrojenia. Technologia ta daje dokładność w granicach 5-10 mm. Urządzenie D-Shape (tak jak wykorzystywana przez nie technologia) jest podobne do drukarki 3D ale przystosowane do skali architektonicznej. Wynalazcą tej technologii jest Enrico Dini.

Neri Oxman - projektowanie inspirowane biologią

Neri Oxman - studiowała medycynę na Uniwersytecie Hebrajskim w Jerozolimie potem architekturę w londyńskim Architectural Association School of Architecture, oraz na Massachusetts Institute of Technology / Media Lab, gdzie zrobiła doktorat i kieruje grupą badawczą MaterialEcology. W centrum jej zainteresowań są cyfrowe technologie wytwarzania inspirowane naturą, projektowanie środowiskowe i morfogeneza cyfrowa (proces rozwoju kształtu metodami cyfrowymi). Eksperymentuje z różnymi materiałami i metodami projektowymi inspirowanymi światem biologii i systemami występującymi w przyrodzie. Jej praca nadaje nowe znaczenie hasłom: Naturalny sposób robienia rzeczy; Projektowanie zgodne z naturą; Poszukiwanie odpowiedzi w naturze;

"LEARNING FROM NATURE"

Natura doskonale wie jak organizować materię. "Produkty" natury są wielofunkcyjne., np liść spełnia funkcję budulcową i jednocześnie zamienia światło w cukier, dostarczając roślinie składników odżywczych. Kolejna właściwość tkanek budujących organizmy żywe to zdolność środowiskowego dopasowania. Ta swoista inteligencja tkanek pozwala kościom wzmacniać się automatycznie jeżeli są ona narażone na większe obciążenia, mięśniom rozbudowywać się pod wpływem stałego zwiększonego wysiłku.

Neri Oxman zauważa: "W naturze nie ma podziału na architekta, konstruktora i budowniczego." I pyta: "Co projektowanie może zrobić dla nauki?"

Na podstawie swoich badań Neri Oxman sformułowała pięć zasad nowego projektowania.

1. Wzrost zamiast Montażu

Następna generacja drukarek to drukarki 4D, dzięki którym będziemy mogli drukować obiekty reagujące na swoich użytkowników, mogące dostosowywać się do swojego środowiska i rosnące z biegiem czasu.

2. Integracja zamiast Segregacji

W ludzkiej skórze funkcja bariery i filtra są zintegrowane w jedno-materiałowym systemie, który ma zdolność reakcji na i przystosowania się do środowiska. Czemu skóra budynku miała by być inna? Pracujemy nad drukowaniem oddychających skór dla budynków, których pory będą rozszerzały się i zwężały w zależności od warunków zewnętrznych.

3. Różnorodność zamiast Jednorodności

Jednorodność jest zjawiskiem, którego nie znajdziemy w świecie naturalnym. Np. kość - zbudowana jest z wapnia, którego rozłożenie różni się w zależności od obciążeń kości. Zainspirowani strukturą kości poszukujemy sposobów kontroli przestrzennego rozłożenia materiałów budowlanych (jak np beton) w celu znalezienia inteligentnej formy.

4. Odmienność zamiast Powtarzalności

W naturze powtarzalność ma postać wariacji i odmian - każda komórka jest unikalna. Zmienność komórkowej organizacji kości pozwala nam dostrzec jej powtarzalne elementy. Zrozumienie tej zmienności umożliwi nam projektowanie systemów powtarzalnych, które mają zmienne właściwości w zależności od warunków środowiskowych - jak tkanka kostna. W wyniku takiego podejścia będziemy w stanie projektować zachowanie raczej niż formę.

5. Materiał jest Nowym Oprogramowaniem

Nasze możliwości produkowania inteligentnych materiałów i obiektów nie będą polegać na szpikowaniu ich elektroniką ale raczej na zaszczepieniu inteligencji rozproszonej w samym materiale. Inspiracją do tego i dobrym przykładem jest sierść zwierząt - pierwotny materiał izolacyjny. Skóra reaguje na niską temperaturę strosząc włosy - tym sposobem nad skórą powstaje warstwa zatrzymująca ciepło. Funkcja czuciowa jest ulokowana, rozproszona i kontrolowana przez tkankę mięśniową.

"Zapomnijmy o tym jak coś wygląda, pomyślmy o tym jak to się zachowuje." Neri Oxman myśli o budynkach, które oddychają, pocą się, myślą, rosną i zmieniają się. (żyją?)

DRUKOWANIE 3D JAK REWOLUCJA DRUKARSKA GUTENBERGA

Według Pani Oxman drukarka 3D (technologia wynaleziona na MIT) to nie tylko technologia, ale wręcz zmiana paradygmatu, tak jak prasa drukarska Gutenberga w roku 1450.

Eksperymenty z materiałami Neri Oxman są możliwe dzięki drukowaniu 3d . Jej badania pchają na przód tą dziedzinę produkcji. Bardzo ciekawym wydaje się pomysł drukowania 3d z użyciem jednego materiału o zmiennych właściwościach - Variable Property Printing. Oznacza to zmienne właściwości tego samego materiału w obrębie jednego przedmiotu - miękkie / sztywne; lite / przezierne. Więcej materiału i jego inna struktura tam gdzie jest on potrzebny np. konstrukcyjnie, mniej materiału i odpowiednio odmienna struktura tam gdzie jest potrzebna cienka warstwa, która np. przepuszcza światło.

Koda

Żyjemy w erze informacji. Podobnie jak w erze przemysłowej udoskonalone zostały technologie budowania (stal, żelbet), co pozwoliło na powstanie nowej architektury, dziś mamy nowe technologie (drukowanie 3D, produkcja CNC), które umożliwią powstanie architektury na miarę epoki cyfrowej. Twórcy patrzący dziś w przyszłość inspirują się biologią i uczą się projektowania od Natury.

Zarówno Kas Oosterhuis jak Neri Oxman prezentują swoją wizję nowej architektury w postaci pięciu punktów - tak jak zrobił to niemal 100 lat temu Le Corbusier. Chociaż oboje w swojej pracy inspirują się naturą, nowa architektura Oosterhuisa jest udoskonaloną ale nadal maszyną. Bardziej radykalne podejście prezentuje Oxman - oferuje całkiem nowy paradygmat, zapowiada wielką rewolucję w przemyśle budowlanym.

Co z tego wyniknie? Jak będzie wyglądała lub (jak chce Oxman) zachowywała się architektura przyszłości ? Być może będziemy mieli okazję przekonać się o tym sami.

A co było na początku XX wieku?

SZKLANE WIEŻOWCE

Początki XX wieku to upowszechnienie technologii żelbetu i stali w budownictwie. Mistrzami tych technologii (oraz gigantami architektury XX wieku) byli Le Corbusier (żelbet) oraz Ludwig Mies van der Rohe (stal). O prawdziwym przełomie w początkach XX wieku można mówić w przypadku  projektów pierwszych szklanych wieżowców Miesa van der Rohe z lat 1919-21. Te propozycje były rewolucyjne na tle ówczesnej architektury. Ich autor niejako przewidział (lub wynalazł) przyszłość architektury, którą  przedstawił w postaci rysunków i modeli.

MASZYNA DO MIESZKANIA

Ikoną nowoczesności stała się Villa Savoye Le Corbusiera (1928-31). Jest to budynek - manifest jego pięciu zasad nowoczesnej architektury. Ten dom - arcydzieło - ma w prawdzie nowe formy ale wzniesiony jest, w dużej części, jeszcze przy użyciu tradycyjnej technologii - ściany z cegły, płaski stropodach z elementów drobnowymiarowych, który przeciekał ze względu na brak technologii zapewniającej odpowiednią izolację, . Budowa Villi Savoye kosztowała 9-cio krotność porównywalnego rozmiarowo domu z tamtych czasów.

Styl nowoczesny Le Corbusiera zainspirowany był osiągnięciami ery przemysłowej - maszynami. Fascynowały go wielkie transatlantyki, samoloty, i dynamiczne automobile, zaprojektowane przez inżynierów dla logicznego wypełniania swojej funkcji - stąd (w skrócie) idea i estetyka domu - maszyny do mieszkania.

DOMY I SAMOCHODY

Porównując zdjęcie reklamowe Mercedesa z domem bliźniaczym Le Corbusiera na Osiedlu Weissenhoff w Stuttgarcie z roku 1927 ze zdjęciem nowszego samochodu z tą samą willą w tle mam odczucie, że willa nadal jest nowoczesna a samochód z 1927 jest już (od dawna) przestarzały. Chodzi o szybkie tempo rozwoju przemysłu motoryzacyjnego w porównaniu z powolnym rozwojem technologii budowlanej i architektury. Ale - nasuwają się pytania: Jak należałoby budować teraz, żeby budynek wyglądał nowocześnie za 100 lat? Kto proponuje architekturę na miarę ery cyfrowej?