Glina je materijal koji je milenijumima služio kao primarno sredstvo u oblikovanju ljudskog života. Dok je s jedne strane glina korišćena za izradu posuđa, poput grnčarije, drugi pristupi su se okrenuli ka dobijanju opeke u vidu keramičkih elemenata.
Ovi i mnogi drugi pristupi obrade gline određeni su njenim mehaničkim svojstvima, među kojima su dva najbitnija – plastičnost dok je glina vlažna i čvrstoća gline prilikom sušenja ili pečenja. Ova svojstva, kao i činjenica da je glina najrasprostranjenija sedimentna stena, uslovili su njenu automatizovanu obradu kroz industrijsku proizvodnju specifičnih proizvoda, uključujući keramičke i porcelanske ploče. Ponuda keramičkih ploča obimna je i stabilna, ali masovna produkcija istovetnih elemenata ne omogućava dovoljnu prilagodljivost u dizajniranju unikatnih zidova i fasada objekata. Oblikovne mogućnosti gline ostaju neiskorišćene ispred ustaljene prakse proizvodnje ravanskih elemenata.
Međutim, u prethodnoj deceniji smo postali svedoci novog pokreta u arhitekturi koji na adekvatan način spaja tradicionalne pristupe obrade gline i savremene alate koji omogućavaju preciznost u izvođenju i mogućnost brzih iteracija u dizajnu. Ovakav pokret naziva se Digitalna keramika, a kako ga Dženi Sabin (Jenny E. Sabin) definiše – Digitalna keramika podrazumeva upotrebu tehnika algoritamskog projektovanja za digitalnu fabrikaciju i produkciju keramičkih komponenti.
foto: freepik.com
Fabrikovanje elemenata digitalne keramike obično uključuje primenu ekstrudera i tehnike 3D štampe kako bi se stvorili zanimljivi oblici. Naglasak se stavlja na pomeranje granica između poznatog i nepoznatog, ispitivanje različitih formi i istraživanje ploča za primenu u arhitekturi. Iako ovakav pristup deluje kao idealno spajanje tradicionalnog materijala i savremenih alata, izazov se javlja u povezivanju ovakvog pristupa s procesom industrijalizacije ili barem masovne proizvodnje prilagodljivih i svrsishodnih elemenata. Glavni problemi proizlaze iz vidljivih tragova štampe, dugog perioda izrade i nemogućnosti efikasne masovne reprodukcije, zbog prirode procesa 3D štampe.
Iz tog razloga, istraživači u okviru Centra za digitalni dizajn osmislili su novi pristup koji potencijalno može da reši sve prethodne probleme. U narednom tekstu prikazan je rezultat razvijen u okviru Erasmus+ projekta Triplex Confinium*, a koji je rađen u saradnji sa Terra ateljeom. U ovom pristupu, koji se oslanja na algoritamsko projektovanje, uključujući digitalne alate za dizajn, koristi se industrijska robotika za fabrikaciju kalupa u koje se utiskuje glina.
Kalup se izrađuje od ekstrudiranog polistirena, a oblikuje robotskom obradom primenom zagrejane žice. Ovako kreiran kalup je dovoljno čvrst da može izdržati mnoštvo utiskivanja za kratko vreme, a izrada ne zahteva puno vremena. Dodatno, digitalni alati za oblikovanje panela omogućavaju automatizovan i brz proces dobijanja različitih varijacija. Uzorak glinenog panela nakon utiskivanja u ovakav kalup ostavlja glatku završnu obradu površine. Ovakvom integracijom digitalnih tehnologija sa analognim načinima obrade gline rešavaju se problemi koji postoje u oblasti Digitalne keramike, otvarajući nove oblikovne i produkcijske mogućnosti.
skica: Centar za digitalni dizajn
Ovaj pristup obično počinje odabirom skupa krivih, koje služe kao putanje za isecanje delova kalupa. Nakon toga se bira monohromatska slika, odnosno slika koja se sastoji od nijansi sive boje, od crne do bele. Monohromatska slika i skup krivih mogu biti usaglašeni tako što krive prate granice kontrastnih elemenata slike, odnosno postepen prelaz između boja. Takođe, intenzitet piksela slike može modifikovati krive dodatno, pomerajući njihove delove vertikalno gore ili dole. Nakon toga, kroz date krive postavlja se predviđena orijentacija oblika zagrejane žice, kako bi se isekli zahvaćeni delovi i simulirao finalni izgled panela. Na taj način, skup krivih i monohromatska slika interpretiraju ispupčenja, udubljenja, odnosno reljefe na datoj ploči.
Sa uvidom u željeni izgled ploče, prelazi se na pripremu panela za fabrikaciju. Prvi korak u toj proceduri predstavlja simuliranje kretanja robota duž zadatih putanja s modelom zagrejane žice, kako bi se proverila mogućnost izrade datog elementa. U zavisnosti od veličine radnog prostora robota, kao i pozicije i orijentacije alata, veličina panela mora biti prilagođena, što se primenom digitalnih alata može efikasno integrisati kao projektantski kriterijum. Nakon što se proveri izvodljivost sečenja u simulaciji, isto se sprovodi i u stvarnim uslovima sa sličnom postavkom panela, alata i robota. Isečeni element se oivičava vertikalnim drvenim daščicama kako bi se stvorio kalup. Nakon toga, uzorci dobro hidrirane gline se izvlače kroz presu do željene debljine i utiskuju u kalup dok se ne postigne ujednačena debljina nereljefnog dela panela. Ovaj način utiskivanja omogućava kasnije adekvatno uklapanje reljefnih detalja i njihovo nadovezivanje u ujednačenu reljefnu strukturu.
foto: Centar za digitalni dizajn
Prilikom procesa izvlačenja panela iz kalupa, moguće je da krajnji oblik ne odgovara onome koji je predviđen softverom zbog zadržavanja dela materijala u kalupu. Ova pojava je posebno vidljiva u veoma uskim udubljenjima, uslovljena pojavom „kontrakonusa“ u kalupu. To se odnosi na krivljenje polistirena prilikom isecanja zagrejanom žicom, što stvara prepreku prilikom izvlačenja. Stoga, pažljivo rukovanje panelom, kao i adekvatna priprema gline, moraju se uzeti u obzir kako bi procedura bila uspešna. Na kraju, elementi se ostavljaju u kontrolisanim uslovima vlage i temperature tokom perioda od nedelju dana kako bi ispario višak vode iz panela. Prevelika vlaga može uzrokovati eksploziju prilikom procesa pečenja zbog nagomilavanja vodene pare koja pokušava da ispari izvan elementa.
foto: Centar za digitalni dizajn
Posle odgovarajućeg perioda sušenja, paneli se postavljaju u peć gde se temperatura polako povećava do 980°C tokom perioda od 24 sata, kako bi se izbegao termalni šok. Ista procedura postepenog smanjenja temperature prisutna je nakon toga, rezultirajući keramičkim elementom koji dokazuje mogućnost integracije digitalnih alata i fabrikacije za postizanje različitih varijacija oblika. Primenom različitih skupova krivih u odnosu na identičnu monohromatsku sliku, mogu se dobiti zanimljivi oblici reljefnih panela koji, kada su spojeni zajedno, čine jedinstveni motiv fasade objekta. U okviru datog istraživanja izrađen je uzorak od šest panela koji se spajaju kako bi formirali prepoznatljivu sliku uz minimalna odstupanja, proistekla iz ručnog procesa utiskivanja, izvlačenja i pečenja. Ovakva interpretacija oblasti Digitalne keramike otvara novi svet oblikovnih mogućnosti panela za primenu na fasadama objekta. Osim estetskog faktora, ova procedura ima brojne druge prednosti. Integracijom digitalnih alata, moguće je istraživati različite oblike i analizirati njihove performanse u odnosu na željene kriterijume.
foto: Centar za digitalni dizajn
Jedan od kriterijuma koji je danas izuzetno važan jeste energetska efikasnost zgrada, odnosno termalni komfor korisnika u zgradama. Oblikovanje panela specifičnim šablonom ispupčenja i udubljenja može omogućiti samozasenčenje panela tokom leta i veću izloženost suncu zimi, optimalno raspoređujući energiju tokom perioda ekstremnih temperatura. Takođe, oblikovanje može da se unapredi kako bi olakšalo spajanje elemenata na fasadi uz minimalni utrošak spojnih sredstava, poput maltera ili lepka. Na kraju, svojstva primene slika u procesu dizajna mogu se iskoristiti za stvaranje reklame na objektima, koja se menja u odnosu na poziciju sunca tokom dana.
foto: Centar za digitalni dizajn
Više istraživanja je potrebno u ovoj oblasti kako bi svaki od ovih aspekata bio ispitan na pravi način i primenjen u praksi. Otvorenost biroa i proizvodnih pogona da isprobaju inovativne metode izrade ovakvih keramičkih panela je neophodna. Mogućnost testiranja na projektima malih razmera omogućila bi uvid u eventualne nedostatke ovakve procedure, čuvajući tradiciju primene gline kao gradivnog materijala. U svojim razgovorima sa studentima, poznati arhitekta Le Korbizje je istakao važnost tradicije, govoreći – tradicija je neprekinut niz svih noviteta i stoga najpouzdaniji vodič ka budućnosti. Implementacija ovakvih panela može biti jedna vrsta interpretacije takve misli.
FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA, Univerzitet u Novom Sadu
Departman za arhitekturu – Centar za digitalni dizajn
Autori teksta: dr Marko Jovanović, Marko Vučić, dr Vesna Stojaković i dr Bojan Tepavčević
Saradnici: Ivana Vrtunski, Lidija Gigović i Jelena Pepić