Podíleli se na řadě projektů, které zpochybňují tradiční pojetí materiálu a konstrukce, včetně pavilonu Maison Fibre, vytvořeného výhradně z vláken pro 17. bienále architektury v Benátkách v roce 2021. Mezi jejich nejnovější realizace patří ITECH Pavilion (2024), který ve spolupráci s studenty vytvořili v kampusu University of Stuttgart, a Hybrid Flax Pavilion (2024) ve Wangen im Allgäu v Německu. Oba projekty představují hybridní stavební systém kombinující dřevo s konstrukcemi z lněných vláken, který využívá pevnost dřeva v tlaku a schopnost vláken přenášet tah i smyk. Vlákna jsou roboticky navíjena bez použití pevného rámu, přičemž výsledná geometrie vzniká jejich vzájemnou interakcí. Tato kombinace výrazně snižuje množství použitého materiálu při zachování požadované nosnosti a systém je navržen tak, aby jeho komponenty bylo možné snadno rozebrat, recyklovat nebo znovu použít. Součástí její práce je také experimentální nábytek, například židle Aerochair a stůl vytvořený metodou prostorového navíjení, inspirované strukturou pavučiny.
Co Vás poprvé inspirovalo k práci s vláknitými materiály a strukturami?
S vlákny jsem se poprvé setkala jako studentka magisterského programu ITECH. Tématem ateliéru v prvním ročníku, který obvykle vyvrcholí návrhem a realizací výzkumného pavilonu, byla právě vlákna, a měla jsem tak možnost se tomuto materiálovému systému celý rok intenzivně věnovat. Ve druhém ročníku jsem se k nim vrátila i ve své diplomové práci a dál si v této oblasti rozvíjela materiálovou intuici.
Vždy jsem ráda kreslila a cítila silné spojení s liniemi a jejich geometrickými možnostmi. Když jsem objevila vlákna jako stavební materiál, připadalo mi, že mohu dvourozměrné linie z kresby přenést do trojrozměrné formy. To mě inspirovalo vydat se ve své diplomové práci jiným směrem — a tak vznikl projekt Spatial Winding. Chtěla jsem s materiálem pracovat jako s kontinuální soustavou linií utvářejících prostor.
Dalším aspektem, který mě na vláknech přitahoval, byla možnost tvarovat je přímo rukama. Při manuálním navíjení prostorových struktur mám pocit, že se odehrává určitá choreografie, v níž každý pohyb může proměnit výslednou strukturu. Je zde velký prostor pro dialog s materiálem — a vlákna jsou v tomto ohledu překvapivě tolerantní.
V přírodě je většina struktur tvořena vlákny, jejich vlastnosti závisí nejen na pevnosti samotných vláken, ale i na způsobu jejich uspořádání. To umožňuje vznik jak měkkých a poddajných, tak velmi pevných struktur. Ve vašich projektech nejsou vlákna jen pasivním materiálem, ale stávají se hnací silou celého designu i výrobního procesu. Jak s nimi tímto způsobem pracujete?
Klíčovou vlastností, která určuje návrh vláknitých struktur, je anizotropie — tedy skutečnost, že mechanické vlastnosti materiálu závisejí na orientaci vláken. V návrhovém procesu je proto zásadní směrovat vlákna podle hlavních tahových sil, čímž se optimalizuje přenos zatížení.
Neméně důležitým aspektem je geometrie. Výsledná forma je do značné míry podmíněna tím, co lze vytvořit z kontinuálního lineárního materiálu. Jelikož nejčastěji pracujeme s metodou coreless filament winding, nejsou vlákna omezena pevnou formou. Navíjejí se kolem kotevních bodů upevněných na dočasném rámu a výsledná geometrie vzniká z jejich vzájemných interakcí během navíjení.
Definice hranic, v nichž jsou kotevní body rozmístěny, i volba jejich propojení proto musí umožnit vzájemný kontakt vláken. Porozumění tomu, co funguje a co nikoli, přichází především skrze praxi — a vyžaduje rozsáhlé fyzické i digitální prototypování.
Co Vás a Vaše kolegy vedlo k použití lnu namísto klasických technických materiálů, jako jsou uhlíková nebo skleněná vlákna, běžně používaných v designu a stavebnictví? A jaká je předpokládaná životnost lněných vláken v architektonických aplikacích?
Hlavním impulzem pro přechod k biologicky založeným vláknům byl vysoký environmentální dopad uhlíkových a skleněných vláken i problematická otázka jejich konce životnosti. V době, kdy je nutné zásadně proměnit způsob navrhování a stavění, představují přírodní a obnovitelné materiály účinnou strategii, jak snížit ekologickou stopu zastavěného prostředí. Rozhodli jsme se proto zaměřit na výzkum přírodních vláken, konkrétně lnu, který nabízí velmi dobré mechanické vlastnosti pro konstrukční využití, rychle roste (zhruba 120 dní) a pěstuje se v blízkosti Německa, převážně v severní Francii.
Přizpůsobení našich návrhových a výrobních procesů tomuto materiálu si vyžádalo určitý čas. Zároveň jsme však navázali úzkou spolupráci s průmyslovými partnery a výrobci vláken a od prvního projektu jsme zaznamenali výrazné zlepšení dostupnosti i kvality lněných česanců. Právě propojení akademického výzkumu s průmyslovou praxí považuji za klíčové pro rozšiřování možností toho, co lze stavět a s jakými materiály. Čím přesvědčivěji budeme ukazovat jejich potenciál, tím větší motivaci bude mít průmysl investovat do vývoje udržitelnějších řešení.
Otázku životnosti lněných vláken v architektonických aplikacích nadále zkoumáme. Hybrid Flax Pavilion — naše první trvalá stavba s kombinovanou dřevo-lněnou střechou — nám umožňuje dlouhodobě sledovat jeho chování a odolnost. Věříme, že právě tento projekt přinese cenné poznatky o dlouhodobém fungování vláknitých prvků, které nebylo možné získat u dočasných výzkumných pavilonů.
Materiál, se kterým pracujete není zcela přírodní, nicméně má převážně přírodní složení. Kombinujete len a pryskyřici. Kolik procent jeho složení tvoří len a jaké další příměsi obsahuje?
To je pravda — pro konstrukční využití používáme jako matrici převážně epoxidové pryskyřice a tvrdidla na bázi ropných produktů, a to kvůli jejich lepším mechanickým vlastnostem. Od chvíle, kdy jsme přešli na přírodní vlákna, se však zároveň zabýváme výzkumem alternativních, přírodních matricových systémů. Pro Hybrid Flax Pavilion jsme provedli rozsáhlé srovnání různých systémů a identifikovali částečně biologicky založenou pryskyřici s velkým potenciálem. Její krátká doba zpracovatelnosti (pot life) však nebyla kompatibilní s naším uzavřeným impregnačním systémem, a proto jsme v tomto projektu museli použít epoxid.
Naštěstí jsme v paralelním projektu, výzkumném pavilonu ITECH 2024, na němž jsem se podílela jako vedoucí ateliéru, pracovali s impregnačním systémem založeným na otevřené pryskyřičné lázni, což nám umožnilo tuto pryskyřici použít. Šlo o první použití částečně biologicky založeného pryskyřičného systému — v tomto případě s tvrdidlem obsahujícím 39 % složek biologického původu — a fungovalo to velmi dobře. Zároveň navazujeme nová partnerství s firmami, které vyvíjejí plně biologicky založené matricové systémy, s cílem nalézt udržitelnější alternativy pro naše budoucí projekty.
Poměr vláken a pryskyřice se liší projekt od projektu. Požadovaný poměr je definován statickými a konstrukčními požadavky a strategie impregnace během navíjení se následně snaží této hodnoty dosáhnout. U uhlíkových vláken jsme byli schopni dosáhnout hmotnostního podílu vláken (FMR) 55 %, zatímco u lnu se pohybuje okolo 42 %. I tyto hodnoty jsou však vždy silně závislé na konkrétním použití. Pokud jde o další přísady, jejich využití závisí na zvoleném pryskyřičném systému. Při práci s epoxidovou pryskyřicí obvykle zůstává kompozit složen pouze z vláken, pryskyřice a tvrdidla. Ve specifických případech, kdy jsou vlákna vystavena přímému slunečnímu záření, lze použít UV ochrannou přísadu, která zabraňuje degradaci polymeru vlivem UV záření.
Jak vám fyzikální vlastnosti lnu – pevnost, pružnost nebo textura – práci s tímto materiálem usnadňují, a v čem ji naopak komplikují?
V našem prvním projektu s lnem, pavilonu LivMats, měly česance z vláken, které jsme měli k dispozici, nízkou pevnost v suchém stavu a při navíjení se snadno přetrhly vlivem tahu robotického ramene. Abychom tento problém vyřešili, použili jsme k lnu současně navíjený kroucený sisalový česanec s vyšší pevností. Během výroby tak sisal pomáhal lnu přenášet vysoké tahové zatížení vyvíjené robotem a zabraňoval jeho přetržení.
V současnosti pracujeme se dvěma typy česanců s vylepšenými vlastnostmi, které nám umožňují navíjet bez použití sisalu. Jeden z nich, od francouzské společnosti Safilin, má nízký zákrut, zatímco druhý, od rovněž francouzské společnosti Terre de Lin, je lehce ovinut tenkou bavlněnou nití, která drží vlákna pohromadě a zvyšuje jejich pevnost během výroby.
Dalším důležitým faktorem je, že přírodní vlákna absorbují vlhkost, přičemž voda a epoxidová pryskyřice spolu nejsou kompatibilní. Musíme proto zajistit, aby byla vlákna při navíjení suchá, což zlepšuje vazbu mezi vlákny a pryskyřicí.
Jak se díváte na rozdíl mezi tradičním zpracováním vláken (například ručním tkaním či pletením) a digitálně řízenou robotickou výrobou trojrozměrných struktur?
U všech našich realizovaných projektů je manuální prototypování v pozdější fázi nahrazeno robotickým procesem. Zatímco ruční manipulace poskytuje základní porozumění chování materiálu a informuje návrhový proces — pomáhá například zpřesnit výsledný vzor ukládání vláken — robotická výroba zajišťuje homogennější ukládání materiálu, vyšší napětí vláken a schopnost přesně určit, kam navinout další segment. To jsou úkoly, které se v manuálním procesu mohou stát velmi pracnými a komplexními, zejména s rostoucím počtem kotevních bodů a složitostí syntaktické logiky.
Domnívám se, že podobnou paralelu lze najít i u tradičních manuálních technik. Ruční tkaní a pletení slouží k získání zkušeností, testování nebo výrobě menších objektů, zatímco v momentě, kdy je potřeba opakovatelnost, sériová výroba nebo jednoduše větší měřítko, přechází se k průmyslovým procesům.
Ve vaší práci se postupně objevuje snaha pracovat s vlákny bez nutnosti použití pevného rámu při jejich navíjení. Jaké nové výzvy, ale i možnosti vám tento přístup přinesl?
Zjednodušování rámu je v této oblasti obecně důležitým tématem, a to především s cílem snížit náklady a spotřebu materiálu a co nejvíce zefektivnit proces před samotným navíjením. Pro mě osobně se však tento směr stal téměř posedlostí (samozřejmě v tom dobrém slova smyslu).
V rámci své diplomové práce Spatial Winding se toto téma stalo klíčovou součástí konceptu: co lze dosáhnout zjednodušením rámu na naprosté minimum? Co se stane, když se samotné vlákno stane oporou pro další vlákno? Tyto otázky zásadně formovaly směřování projektu a umožnily nám rozšířit návrhový prostor vláknitých struktur. Výsledkem byla velmi lehká prostorová struktura, vznikající vedením vláken nad, pod a kolem již navinutých vláken.
Následně jsem vedla řadu diplomových prací, které sledovaly stejný cíl — posouvat hranice možného z geometrického i výrobního hlediska stále dál. Pokud jde o omezení, robotická výroba se může stát poměrně náročnou. V případě projektu Spatial Winding bylo například nutné použít dva roboty, kteří si mezi sebou předávali materiál a umožňovali pohyb „obtočení“, což celý výrobní proces výrazně zkomplikovalo oproti běžné logice navíjení.
V nejnovějším výzkumném pavilonu ITECH 2024 jsem měla příležitost tuto problematiku dále rozvíjet společně se studenty, a to využitím samotného dřeva jako rámu i nosné struktury. V tomto případě již neexistoval ocelový rám s množstvím kotevních bodů, ale navržené dřevěné spoje, na které se vlákna přímo navíjela a s nimiž se trvale propojila. Byla to mimořádně obohacující zkušenost a vidím v tomto přístupu velký potenciál pro další budoucí výzkum.
Hybrid Flax Pavilion ukazuje, že bio-materiály mohou fungovat jako plnohodnotné stavební materiály. Dokážete si představit, že by se len mohl stát standardním konstrukčním materiálem budoucích staveb nebo zůstane spíše v rovině experimentu?
Plasty vyztužené vlákny se v architektuře objevily již v 50. letech 20. století, například v podobě domů ze sklolaminátových panelů, které tehdy představovaly velmi futuristickou cestu s volnými, organickými geometriemi. Tyto materiály si však nikdy skutečně nenašly cestu k širšímu uplatnění jako hlavní konstrukční materiál ve stavebnictví.
Lněné kompozity si v posledních letech získávají stále větší pozornost, zejména v automobilovém a leteckém průmyslu. Nejčastěji se uplatňují v sekundárních, nenosných či pomocných konstrukčních prvcích, kde jsou jejich nízká hmotnost, dobrá tuhost, schopnost tlumit vibrace a udržitelnost velmi atraktivní.
Náš výzkum se postupně stále více orientuje na reálné architektonické aplikace. Věřím, že užší spolupráce s průmyslovými partnery a případně i s architektonickými ateliéry výrazně zvyšuje šanci na implementaci tohoto materiálu do realizovaných staveb. Stejně důležitá je však standardizace a rozšíření stavebních předpisů tak, aby zahrnovaly i nestandardní materiály, jako je len. Čím více budou tyto materiály regulované a uznávané, tím větší je pravděpodobnost, že je architekti a inženýři začnou běžně používat v praxi.
Inspirovala vaše práce s přírodními materiály k podobnému posunu i někoho ve vašem profesním okolí?
Posun směrem k biomateriálům dnes vnímám jako stále výraznější trend. V situaci, kdy je nutné nahradit materiály s vysokým environmentálním dopadem, založené na neobnovitelných ropných zdrojích, věřím, že naše práce může ostatní inspirovat k podobnému kroku.
Významnou zkušeností v tomto směru byla spolupráce s průmyslovým partnerem při výrobě střešních prvků pro Hybrid Flax Pavilion. Společnost se dosud specializovala na kompozity z uhlíkových vláken a spolupráce s námi si vyžádala úpravu výrobního vybavení i samotné procesní logiky pro práci se lnem. Projekt jí umožnil získat přímou zkušenost s tímto materiálem a dnes jej může zařadit do svého portfolia — což, jak doufáme, otevře cestu dalším realizacím využívajícím len.
Jakou roli ve vaší práci hraje náhoda, ovlivní někdy vývoj vaší práce, nebo se snažíte mít celý proces vždy plně pod kontrolou?
Kontrola je v našem oboru mimořádně hodnotným pojmem. Díky výpočetnímu navrhování a robotické výrobě se můžeme pohybovat mezi dvěma extrémy: na jedné straně usilovat o téměř absolutní kontrolu s extrémní přesností a minimálními tolerancemi, na straně druhé se této kontroly záměrně vzdát. Právě k tomuto druhému přístupu se vztahují koncepty jako emergentní design či behaviorální výroba. V těchto strategiích je návrhový proces svěřen souboru parametrů, pravidel a logik, případně reakcím materiálů a robotických systémů na podmínky v reálném čase během výroby. Tento přístup považuji za mimořádně inspirativní. Od roku 2019, kdy jsem nastoupila jako výzkumná asistentka na ICD, se mu věnuji také pedagogicky – v rámci magisterského programu ITECH spoluvyučuji seminář Behavioral Fabrication.
Při práci s vlákny se člověk postupně naučí materiál respektovat – a s tím přichází i schopnost rozpoznat, kdy je vhodné ponechat formování výsledku samotnému materiálu. Kontrola zůstává zachována především na úrovni návrhového záměru, zatímco během výroby je redukována na klíčové aspekty, například zajištění správného propojení kotevních bodů.
Při realizaci projektu Maison Fibre, který jsme navrhli a postavili pro Benátské bienále architektury v roce 2021, bylo zásadní, aby všechny stropní a stěnové prvky do sebe přesně zapadaly. Vyvinuli jsme proto specifické strategie zajišťující konzistentní rozměry hran a přesné zarovnání kotevních bodů během montáže. Výsledkem byl velmi efektivní proces – samotná montáž proběhla hladčeji, než jsme původně očekávali.
Na čem v současnosti pracujete? Plánujete experimentovat i s jinými přírodními materiály než se lnem a dřevem?
V současnosti dokončuji své doktorské studium, které se zaměřuje na vývoj open-source parametrického nástroje pro navrhování a environmentální hodnocení vláknitých struktur. Hlavním cílem tohoto výzkumu je rozšířit přístup ke znalostem o vláknité architektuře — jak z hlediska návrhových strategií, tak z hlediska environmentálních dopadů.
Paralelně pracuji s hybridními systémy kombinujícími zeminu a vlákna a nedávno jsem v této oblasti zahájila nový výzkumný projekt. Velmi mě baví prohlubovat své porozumění zemině jako stavebnímu materiálu a zkoumat potenciál její kombinace s vlákny.
Rozhovor navazuje na setkání na konferenci Future Materials Conference 2025 v Budapešti, kde Rebeca představila svůj výzkum zaměřený na vláknitou architekturu.
.jpg)
