3D tisk – budoucnost architektury?

video

V budoucnosti bude možné architekturu tisknout. Potenciál této nové technologie už zkoumá několik současných projektů, mezi které patří například ‚Woven Wall‘ architektů Michaela Hansmeyera a Benjamina Dillenburgera. Ti právě díky technologii 3D tisku vytvořili dekorativní sloup v životní velikosti. SAM (Swiss Architecture Museum) jej představilo v rámci série výstav ‚Spatial positions‘ na Design Miami Basel 2013. Tento projekt je tedy jedním z prvních kroků na cestě k větším tištěným architektonickým objektům jako jsou například celé zdi, stropy či budovy.

Digital Grotesque, foto: Demetris Shammas, Achilleas Xydis

Digital Grotesque, foto: Demetris Shammas, Achilleas Xydis
Digital Grotesque, foto: Demetris Shammas, Achilleas Xydis
Digital Grotesque - instalace, foto: Demetris Shammas, Achilleas Xydis
Digital Grotesque - instalace, foto: Demetris Shammas, Achilleas Xydis
Woven Wall - Design Miami / Basel 2013 foto: Philip Heckhausen
Woven Wall - Design Miami / Basel 2013 foto: Philip Heckhausen
Digital Grotesque, foto: Demetris Shammas, Achilleas Xydis
Digital Grotesque, foto: Demetris Shammas, Achilleas Xydis

Německý architekt a profesor architektury Gottfried Semper ve své ‚teorii odívání‘ (Bekleidungstheorie) vysvětluje, že počátky architektury jako takové můžeme nalézt právě v rané textilní tvorbě. Semper konstatuje, že stejně tak jako architektura i tkalcovské vzory (z kterých pak vznikají textilie) kombinují funkční a dekorativní prvky. Semperova ‚Bekleidungstheorie‘, která byla jednou z nejvlivnějších architektonických teorií v 19. století, pak dále ovlivňovala mnohé architekty (například Adolfa Loose) i vývoj výtvarného umění. Jako základní myšlenky Semper zdůrazňuje, že použitý materiál předurčuje jeho konstrukční použití a že plášť není jen povrchem, ale naopak integrální součástí celé budovy. Vnitřek a vnějšek jsou tak chápány jako dva póly téže věci. Tkaní textilií byl ostatně první výrobní proces, jež byl automatizován. Programovatelný Jacquardův tkalcovský stav tedy může sloužit jako první příklad digitální výroby.

Díky technologii 3D tisku dnes už i kámen může být brán jako tkanina. Díky neuvěřitelnému pokroku ve výrobních procesech proto musí být vztah mezi materiálem a jeho vlastnostmi přehodnocen a znovu definován. Struktury a dekorativní prvky se postupně přibližují, a to nejen na vzhledové, ale především i konstrukční úrovni. Komplikovanost procesu už není problémem, pouze příležitostí k novým objevům. Vývoj v oblasti výpočetního designu a s tím spojenou výrobou mění běžnou logiku budování a stavby. Výsledkem toho je tedy možné naprogramovat a vyrobit jednotlivé designové objekty i celé stavby jako jednoduché formy.

Důkazem tohoto pokroku může být i další zajímavý projekt Michaela Hansmeyera a Benjamina Dillenburgera z poloviny září tohoto roku, kdy se této dvojici podařilo metodou 3D tisku vytvořit detailně propracovaný interiér jeskyně v životní velikosti. Dílo nesoucí název „Digital grotesque“ je první takto velkolepou strukturou vytvořenou 3D tiskem z pískovce.

Jeskyně, která je tvořena dvěma separátními díly, působí zvenku jako mohutná krychlová masa, nicméně její útroby ukrývají do nejmenšího detailu propracovanou strukturu s miliony designovými prvky. Neuvěřitelná komplikovanost ornamentů i samotná geometrie tvarů vnitřku objektu představuje vskutku zásadní změnu v přístupu na poli digitální výroby.

Každý aspekt této úchvatné jeskyně byl zhmotněn na základě na míru vytvořeného algoritmu. Tato architektonická rarita je geometrickým pletencem 260 milionů specifických mikro detailů, které byly vytvořeny na základě počítačových vstupních dat. Technologie pískovcového tisku, která se objevila teprve nedávno, je skutečným mezníkem v rámci 3D tisku, jehož doménou byla doposud především výroba prototypů malého měřítka. Tento proces umožňuje výrobu velkorozměrných dílů s výjimečným rozlišením a přesností, přičemž jednotlivé elementy jsou samonosné a mohou z nich být následně složeny pevné stavby.

3D tisk

Na rozdíl od klasického výrobního procesu, který může trvat několik týdnů či měsíců, 3D tisk umožňuje ‚tisknout‘ jednotlivé části již během několika hodin. Formy a modely jsou vytvářeny plně automatickým způsobem, při kterém se využívají pouze CAD data (design je vytvořen na počítači) a takzvaná metoda vrstvení. V rámci této metody jsou 3D data z počítače převedena přes STL rozhraní do speciálního softwaru, který pak dále připravuje výrobní proces. Tento software virtuálně rozloží model na jednotlivé vrstvy. Po vložení konkrétní formy do virtuálního konstrukčního prostoru započne vlastní výroba.

Jednotlivé části jsou vyráběny pomocí postupného nanášení vrstev z drobných částeček materiálu. Tisková hlava taví materiál ze zásobníku a dvojrozměrně ho pokládá na podstavec, který se pohybuje ve třetím směru. Na základě programových instrukcí jsou následně vybrané částečky slepovány dohromady. Po dokončení tiskového procesu je ještě třeba výslednou formu očistit a zbavit ji nadbytečné a nepřipojené hmoty. Jako materiály pro 3D tisk se dnes dají využít minerály, kovy, sklo či plasty - konkrétně akrylonitrilbutadienstyren (ABS), polylaktid (PLA) či polyethylen (HDPE). Janine Benyus hovoří též o možnosti tisku z celulózy, chitinu, nebo biobased polymerů.

Díky využití nejnovější vysokovýkonné technologie tisku jsou 3D tiskárny dnes už schopny vyrobit součástky s vynikajícím rozlišením a povrchovou kvalitou. Technologie 3D tisku tedy nejen dramaticky snižuje čas výroby prototypů a menších sériových řad, ale ve srovnání s běžnými výrobními metodami také dává designérům podstatně větší uměleckou svobodu.

Nejnovější výzkumy umožňují aplikovat 3D tisk v oblasti buněčných struktur. Realita nebo sen?