Bouwen met Staal | Veelzijdig, flexibel, duurzaam Bouwen met Staal

Bachelor tweede prijs

« terug naar StudentenSTAALprijs 2014 Meld je aan voor dit evenement
Bachelor tweede prijs

In 2014 won Roel Schiffers de tweede prijs in de categorie Bachelor alsook de ECCA-award met zijn project:

“Folds”

Onderzoek naar een algoritme voor het vouwen van 2D oppervlakken als nieuwe toepassing in het architectonische ontwerp proces. Staalplaat is een optimale materiaalkeuze om deze methode op toe te passen. De patronen kunnen eenvoudig gelazerd worden en door het lichte eigen gewicht zullen de modules snel en eenvoudig opgebouwd kunnen worden.

In dit afstudeerwerk is onderzoek gedaan naar de mogelijkheden en inzetbaarheid voor het architectonisch ontwerp van ‘vouwen’ met behulp van een daarvoor ontwikkeld algoritme. Hiervoor is  gebruik gemaakt van software als Rhinoceros 5.0, Grasshopper en de plug-in PythonScript.

Door in een  plat vlak een ‘knip’ patroon uit te zetten met vouwlijnen kan eenvoudig en systematisch een 3D object worden gevouwen. In eerste instantie is gezocht naar de optimale methode voor het beschrijven en manipuleren van een enkelvoudige vouw. Door de hoek van de vouw, de afstanden tussen de vouwen en de rotatie van de vouwlijn te variëren, zijn er verschillende gesloten systemen - ringen -  te kiezen. Nader onderzocht is een gesloten ring bestaande uit verschillende gevouwen trapezia. Via het aan elkaar koppelen van de ringen is een oppervlak op te bouwen. De focus van het onderzoek is verlegd naar het beschrijven van het oppervlak. Door het oppervlak op te delen en de geometrie van de vouwdelen hierop te projecteren, ontstaan van elkaar verschillende vouwbare elementen. Zo is ook de vorming van dubbelgekromde oppervlakken mogelijk omdat de kromming wordt opgevangen in de rotatie van de vouwlijnen. De geometrie van de gevouwen vormen, geprojecteerd op het beschreven oppervlak, is gedefinieerd in een algoritme. Om de losse vouwelementen naadloos op elkaar aan te laten sluiten is de positie van de punten die de trapezia vormen, beschreven aan de hand van procentuele posities. De procenten die de maten bepalen zijn parametrisch te besturen door middel van schuifjes in Grasshopper. Hierdoor is het mogelijk om binnen de software de geometrie te zien veranderen en de uiteindelijke structuur volledig te kunnen bepalen. De gevouwen delen zijn binnen de software te ontvouwen en als patronen te exporteren.

Vanuit programma’s als Adobe Illustrator of AutoCAD kunnen de patronen laser-klaar worden gemaakt of simpelweg geplot. Om het algoritme te testen zijn een aantal proeven gedaan met karton en papier. Er is een voorbeeldpaviljoen ontworpen om een architectonische toepassing van het algoritme te demonstreren. Om het paviljoen te bouwen zijn in totaal 50 gevouwen elementen gegenereerd. Staalplaat is het ideale materiaal voor de uitvoering van de elementen.

In dit onderzoek is met succes geprobeerd grip te krijgen op complexe vormen door het ontwikkelen van een algoritme om deze vormen te kunnen manipuleren en definiëren. De gevouwen elementen zijn bij uitstek geschikt voor toepassing in staalplaat. De jury vindt dit een mooie combinatie van architectuur en staal. Hoewel er geen constructieve berekening uit het onderzoek volgt, kan dit wel de aanzet zijn voor het berekenen van deze complexe vormen. ‘Leuk onderzoek, slim staal, nodigt uit tot verdere doorwerking’, oordeelt de jury.

De ECCA-Award is dit jaar voor het eerst uitgeschreven voor afstudeerwerk waarin voorgelakt staal op bijzondere wijze wordt toegepast. De afstudeerder heeft zich niet uitgesproken over een afwerkingsmethode voor de gevouwen honingraat structuren. De dunne staalplaten waaruit de vormen met behulp van lasertechnieken worden gesneden, lenen zich echter zeer goed voor de toepassing van voorgelakt staal. Om deze reden heeft de jury de ECCA-Award aan ‘Folds’ toegekend.