All’Open House INTUBE XIII del Gruppo BLM dello scorso giugno è stata presentata un’interessante applicazione di elementi tagliati al laser per la realizzazione di strutture architettoniche.

All’Open House INTUBE XIII del gruppo BLM è stata presentata un’interessante applicazione in architettura della tecnologia di taglio-tubo-laser. La struttura reciproca tridimensionale, denominata “Freedom in Shape”, rappresenta un esempio di come l’impiego di tubi tagliati laser, opportunamente progettati e assemblati, possa configurare un nuovo sistema costruttivo per la realizzazione di facciate e coperture, la cui forma può variare nello spazio per approssimare superfici a doppia curvatura. Un nuovo campo di azione della tecnologia laser di cui abbiamo voluto approfondire il significato e l’importanza.

di Alessandro Vitali

I numerosi visitatori della Open House INTUBE XIII del gruppo BLM (www.blmgroup.com), svoltasi dal 6 al 20 giugno 2013 presso gli stabilimenti Adige e Adige Sys di Levico, in provincia di Trento, saranno rimasti impressionati dalla struttura denominata “Freedom in Shape”, che – come un’opera d’arte – si stagliava su una delle pareti (allestite in fiera). Sergio Raso, direttore della Ricerca & Sviluppo del gruppo BLM, che ha promosso tale realizzazione in collaborazione con il gruppo INDEXLAB del Politecnico di Milano (www.indexlab.it), ci ha guidato nella lettura e nell'interpretazione di questa installazione.
Raso ci ha spiegato che la struttura 3D, a doppia curvatura, non è solo un'affascinante provocazione di arte programmata, ma rappresenta un esempio di come l’impiego di elementi tubolari tagliati laser e fissati meccanicamente l’uno all’altro in modo reciproco, possa costituire un’alternativa competitiva rispetto ai tradizionali sistemi strutturali ad aste tubolari che convergono in nodi. Un nuovo campo di azione del taglio laser, che incontra un nuovo modo di progettare l’architettura. Il professor Pierpaolo Ruttico, responsabile del gruppo INDEXLAB, ci guida nell’analisi del progetto nel nuovo contesto digitale dell’architettura contemporanea.

La struttura reciproca tridimensionale, denominata “Freedom in Shape”, rappresenta un esempio di come l’impiego di tubi tagliati laser, opportunamente progettati e assemblati, possa configurare un nuovo sistema costruttivo per la realizzazione di facciate e coperture, la cui forma può variare nello spazio per approssimare superfici a doppia curvatura.

UN NUOVO PARADIGMA DELL’ARCHITETTURA CONTEMPORANEA
Chiediamo al professor Ruttico quali siano gli aspetti innovativi del progettare e del costruire al giorno d’oggi. Nel panorama dell’architettura contemporanea, spiega Ruttico, si progetta oggi con approccio computazionale e si realizza mediante processi di fabbricazione digitale e robotica. Stiamo andando verso una nuova rivoluzione industriale, anche nel settore delle costruzioni (edili). L’informatica e la matematica giocano oggi un ruolo importante e rendono possibile la generazione di sistemi logici-organizzativi competitivi rispetto a quelli dell’architettura moderna.
Si può parlare di un nuovo paradigma dell’architettura contemporanea? “Si potrebbe affermare che il nuovo paradigma si delinea come espressione di un linguaggio architettonico il cui codice generativo è rappresentato da algoritmi, scripts e parametri. Avendo a disposizione nuove geometrie e nuovi strumenti per governarle, sperimentiamo nuovi tipi di concezione spaziale, nei quali esterno e interno, cielo e terra, concavo e convesso sono il riflesso di un unico spazio fluido e indefinibile. Grazie alle tecnologie digitali e alle macchine a controllo numerico possiamo fabbricare e assemblare forme sempre più complesse e generare architetture straordinariamente espressive”.
Chiediamo al professor Ruttico in che modo questa rivoluzione digitale si esprime nel sistema di produzione e nel processo di progettazione.
Il sistema progettazione-fabbricazione cambia con l'introduzione del concetto di variazione e differenziazione; si avverte il passaggio da un tipo di produzione standardizzata ad una produzione sempre di massa, ma personalizzata, differenziata in elementi potenzialmente unici.
Le logiche compositive, di aggregazione spaziale e di ottimizzazione strutturale-energetica concorrono a definire un unico sistema “multi-parametrico” basato sulla “performance”. Gli elementi dell’architettura non tendono più ad ottimizzare uno specifico scenario, ma diventano parte del “tutto”, dove il tutto è più della somma delle singole parti. E’ così che l’involucro si presenta sempre più come un sistema ibrido, dove la variazione morfologica tende a rappresentare l’ambiguità e il movimento. Poiché non c’è gerarchia, ma soltanto interdipendenza tra gli elementi, si genera un nuovo equilibro tra l’astratto e il materiale. Si aprono nuove possibilità e nuove sfide per un’architettura che diventa “informale”.

Vista wireframe del modulo base della struttura. Il sistema prevede quattro elementi tubolari incastrati reciprocamente ad altezze variabili.

STRUTTURA RECIPROCA IN DOPPIA CURVATURA
Il progetto di ricerca sviluppato con il gruppo BLM apre scenari fino ad oggi inesplorati nel panorama delle strutture metalliche free-form. Il sistema strutturale sviluppato è innovativo e prevede una maglia strutturale composta da aste intrecciate e bloccate meccanicamente l’una all’altra mediante incastri. L’algoritmo che risolve la struttura reciproca è di tipo iterativo, mentre l’ottimizzazione della geometria per la produzione segue un processo di progettazione parametrica.
Il sub-sistema base consiste in quattro aste intrecciate in quattro punti nodali. Supponendo di esaminare il sub-sistema su maglia quadrata, potremmo così descriverlo: un estremo delle singole aste è connesso ad un’altezza variabile dell’asta perpendicolare. Chiamiamo il luogo di connessione “punto nodale”. Le aste sono da considerarsi rigide e rettilinee, ma possono ruotare virtualmente nell’intorno dei punti nodali. Lo scostamento dal piano di una delle aste provoca un riposizionamento delle aste dell’intero sistema. Ridurre le eccentricità (distanza tra “estremo-asta x” ed “asta y”) entro le tolleranze di fabbricazione richiede un processo iterativo, che porta all’equilibrio del sistema dopo un elevato numero di iterazioni. Il processo si può definire di form-finding, segue sia una logica top-down (l’architetto stabilisce una superfice a doppia curvatura sulla quale generare la struttura reciproca), sia una logica bottom-up (l’algoritmo ottimizza la superficie di partenza per risolvere l’equilibrio strutturale del telaio).

L'assemblaggio degli elementi tubolari, in funzione della loro dimensione e posizione reciproca, sposta inevitabilmente la struttura fuori dal piano. Il comportamento della geometria diventa difficile da prevedere e le logiche algoritmiche e iterative diventano necessarie per generare soluzioni di equilibrio del sistema.

IL TAGLIO LASER A CONTROLLO NUMERICO
Il progetto della struttura reciproca progettata da INDEXLAB rappresenta uno straordinario esempio di mass customization. Ogni elemento strutturale, infatti, è unico e si differenzia dagli altri sulla base di precise regole geometriche definite da algoritmi generativi. Il gruppo BLM ha creduto nella sfida e ha realizzato il prototipo, dimostrando l’efficienza del sistema. Chiediamo a Sergio Raso come è stata organizzata la produzione: “Dopo una fase iniziale durante la quale sono state stabilite le tolleranze di fabbricazione e realizzati i primi mock-up, siamo passati ad una fase di taglio automatico dei diversi elementi tubolari in acciaio inox. Ciascun elemento è stato marcato con un codice alfanumerico, che identifica non solo la posizione del tubolare all’interno della struttura, ma anche l’orientamento. A questo proposito è importante sottolineare che la struttura esposta (che rappresenta in scala un prototipo di struttura per facciate o coperture di maggiori dimensioni) è stata ottenuta dall’assemblaggio di 350 elementi tubolari, ognuno con dimensioni diverse dagli altri. Per amplificare il distacco volumetrico della struttura dalla parete, sono state posizionate strisce di LED sul retro delle aste. Nello specifico, una delle due orditure di tubolari è stata microforata sul retro per permettere di includere e nascondere i led all’interno delle aste. L’effetto di variazione cromatica, inoltre, è interattivo e varia in funzione della distanza dell’osservatore dalla struttura. Per la realizzazione di questa struttura la tecnologia laser ha giocato un ruolo molto importante: quanto uscito dall’algoritmo sviluppato da INDEXLAB è stato immesso direttamente nel software ARTUBE di programmazione delle nostre macchine per taglio laser senza nessun intervento umano e da qui sono usciti i programmi di lavoro per produrre i componenti richiesti. Si deve considerare che non sarebbe stato economicamente fattibile produrre questi elementi con tecniche di lavorazione tradizionali. Il gruppo BLM investe da anni per lo sviluppo delle tecnologie di taglio tubo laser per il settore delle costruzioni edili. La struttura reciproca realizzata per l’open house INTUBE XIII rappresenta un esempio di innovazione dal punto di vista progettuale e realizzativo, un promettente sistema costruttivo che amplia gli scenari applicativi della tecnologia di taglio tubo laser per l’architettura.

Il gruppo BLM investe da anni per lo sviluppo delle tecnologie di taglio tubo laser per il settore delle costruzioni edili.