Дипломная работа Ирины Шакловой в IAAC

Ирина Шаклова, интервью с которой было опубликовано недавно, согласилась подробно рассказать о ее дипломном проекте в IAAC, за что очень ей благодарна.

На мой взгляд, робототехника, использование живых материалов, программирование материалов, подробное изучение свойств материала, его способностей реагировать на изменения окружающей среды и дальнейшее использование этих свойств в проекте – это то, что станет неотъемлемой частью проектирования в будущем. Проект Ирины – один из прекрасных примеров исследования в этом направлении.

Ниже предлагаю изучить материал, который отправила мне Ирина.

Living Screen // Robotic fabrication of algae based gels //

Дискуссии на тему адаптивной архитектуры, связанной с природой, начались еще в 1960х годах (Ф.Ллойд Райт, Ричард Бакминстер Фуллер и т.д.). Несмотря на этот факт, архитектура и по сей день остается верной все тем же принципам жесткости, прочности и долговечности. Вдохновение природой подчеркивает внимательное наблюдение биологических процессов, их интерпретацию и интеграцию в новые методологии проектирования для создания инновационных архитектурных решений.

Целью данного исследования было изучение возможностей создания живых архитектурных систем с помощью новых методов производства (робототехника), используя водоросли в качестве биоматериала. Таким образом, был поднят вопрос о возможностях использования в процессе дизайна материалов, которые не просто имеют срок службы, но которые живут, растут и умирают.

Проведенные эксперименты были основаны на использовании аэрофильных водорослей, которые обладают очень похожими свойствами в интенсивности фотосинтеза по сравнению с водорослями, обитающими в воде. Но в отличие от последних, им не нужен постоянный поток воды, хотя для поддержания жизнедеятельности определенный уровень влажности должен быть соблюден. Еще одна интересная особенность аэрофильных водорослей состоит в том, что они впадают в гибернацию, когда условия окружающей среды неблагоприятны для роста и развития, и остаются в ней, пока условия не станут снова пригодными для их жизнедеятельности. В этом смысле наземные водоросли гораздо лучше подходят для использования в архитектурной среде с точки зрения обслуживания (водные виды не имеют периода гибернации). Таким образом, было принято решение распечатать культуру водорослей в питательной среде (гель), используя индустриальный робот KUKA.

Для поддержания водорослей в активной фазе были протестированы 2 типа питательных сред:

1. Основанная на агаре.

Агар показал хорошую скорость роста водорослей, но были выявлены некоторые ограничения – например, температура печати и помещение водорослей в питательную среду (агар может быть распечатан при температуре 37 градусов, а подобная температура повлечет температурный шок для живых организмов. Это означает, что помещение культуры в гелевую среду что может быть осуществлено только после завершения печати

2. Основанная на метил целлюлозе (порошковый гидрогель) с альгинатом натрия.

Смесь на основе гидрогеля, наоборот, образует однородную массу, которая может быть экструдирована при комнатной температуре, с добавлением культуры водорослей непосредственно перед печатью. Таким образом, метил целлюлоза была выбрана для дальнейших испытаний с роботом, в том числе для тестов на различные параметры печати (давление, скорость, толщина линии и т.д.), дефляции и деформации (для того, чтобы понять поведение материала при дегидратации).

Конечный результат представляет собой первую крупномасштабную структуру из гидрогеля, напечатанную с помощью робота, общей площадью 6 м2 (с размером 1.5m x 4м). Дизайн был разработан в соответствии с предыдущими испытаниями материалов. Как было выяснено – наилучшие результаты могут быть достигнуты путем печати паттерна одной непрерывной линией, создавая так называемые узлы (пересечения линий), которые повышают структурные возможности экрана. Для окончательной печати паттерн (ок. 2 км линий) был разделен на равные части, чтобы соответствовать доступной для робота области печати (0.5m x 2m).

Более того, подобный способ фабрикации продемонстрировал некоторые преимущества по сравнению с типичными био-реакторами для водорослей, которые используют системы водяного насоса.

– Время изготовления быстрее

– Снижение общей сложности системы (не требует большого количества технических деталей)

– Техническое обслуживание системы является относительно простым