Как здания и их интегрированные системы материалов могут вести себя как организмы? Разговор с Дженни Э. Сабин
Зачем проводить исследования и внедрять инновации в архитектуре? В беседе с архитектурным дизайнером Дженни Э. Сабин мы углубляемся в важную связь между исследованиями и практикой в архитектуре. Стремясь к разработке новой модели, ее команда использует междисциплинарный подход, который устанавливает связи между этими областями, способствуя сотрудничеству как с учеными, так и с инженерами.
Предлагаемый метод, наблюдая за поведением природы, объединяет биологические и математические открытия в процесс проектирования. После прохождения систематического процесса тестирования эти идеи применяются на этапе генеративного проектирования проекта для создания адаптивных и гибких материальных решений. Анализируя ее исследовательские и дизайнерские стратегии, мы демонстрируем, как она воплощает исследования в архитектурной практике.
Использование цифровых инструментов для комплексного проектирования
Архитектура и дизайн в настоящее время претерпевают существенные изменения парадигмы. Этот сдвиг, неразрывно связанный с новыми технологиями, такими как цифровые инструменты и производство, радикально влияет на традиционный процесс проектирования и роль архитекторов, а также на то, как мы создаем материальные системы и управляем ими. Благодаря преобразующим технологиям, таким как 3D-печать и робототехника, архитектура теперь может работать в рамках интегрированного сценария. По мнению Дженни Э. Сабин, определение траектории движения инструмента или набора роботизированных маневров не только позволяет учитывать материальность, геометрию и шаблоны, но и неотъемлемо встраивает их в процесс проектирования.
По мнению Сэбина, разработка новой модели проведения исследований, преодолевающих междисциплинарные границы, решает три основные проблемы. Один касается изменений в том, как мы взаимодействуем с технологиями, а второй касается того, как они влияют на то, как мы проектируем и строим в рамках нового способа производства. Третий связан с необходимостью совместных материальных решений в связи с устойчивым развитием и климатическим кризисом.
Природные исследования для формирования процессов генеративного проектирования
Создавая процесс генеративного проектирования, она рассматривает природу как модель дизайна. Исследование в первую очередь направлено на понимание процессов и поведения, лежащих в основе этих систем, а не на перевод того, что может представлять собой эстетическую форму. Изучая природу с целью размышления о нашей нынешней парадигме и контексте, ее работа анализирует, как материальность, геометрия, закономерности, события и программы природы неразрывно связаны между собой. Ее команда исследует природу, чтобы извлечь модели дизайна и инструменты, которые могут повлиять на будущие архитектурные проекты.
Один из фундаментальных вопросов, которые лежат в основе моих исследований: как здания и их интегрированные системы материалов могут вести себя как организмы, реагируя и адаптируясь к местным условиям? — Дженни Э. Сабин
Интеграция существенности на каждом этапе исследований и проектирования
Весь исследовательский процесс носит материально направленный характер. Структура проведения исследований и их связи с дизайном начинается с разработки цифровых инструментов. Эти инструменты включают в себя визуализацию и моделирование, ориентированные на моделирование поведения, а также наборы данных.
Второй этап включает в себя архитектурное прототипирование. Учитывая, что не все биологические системы масштабируемы, процесс регулирует масштаб путем включения материалов и форм в 3D-печать и роботизированное производство. На третьем этапе разработанные прототипы проходят оценку на основе архитектурных соображений и экологического проектирования зданий, анализируя, как исследования воплощаются в построенных конструкциях.
Обычно мы не начинаем с решения конкретной проблемы, а создаем проблемы на протяжении всего исследовательского процесса. Это другая методология, которая во многом связана с генеративным дизайном. — Дженни Э. Сабин
Преобразование исследований в построенные структуры
Помимо исследовательской лаборатории Корнелльского университета, где она вместе с коллегами и студентами занимается фундаментальными исследованиями, Сабин также работает со своей независимой студией экспериментальной архитектуры. Эта практика позволяет ей применять материальные решения к материальным структурам. Чтобы проиллюстрировать этот процесс, мы рассмотрели исследование структурного цвета и строительство постоянного павильона.
В рамках предыдущего исследовательского проекта, финансируемого Национальным научным фондом, в сотрудничестве с учеными-материаловедами, биологами и инженерами-электриками eSkin изучал структурный цвет. В отличие от окраски на основе пигментов, структурная окраска действует на наноуровне, включая текстуру и геометрию материалов, а также их взаимодействие со светом определенных длин волн. Это явление можно наблюдать у различных природных организмов, таких как крылья бабочки Блю Морфо или перья колибри.
Посредством изменений в узоре, податливости, геометрии и структуре проект манипулирует свойствами материала, включая цвет, прозрачность и непрозрачность. Здесь изменение цвета создается за счет оптического эффекта, такого как преломление или интерференция, а не за счет изменения пигмента. Эти цвета также зависят от угла зрения или ориентации на данный материал.
Работая совместно с учеными-материаловедами и биологами, исследователи разрабатывают тонкопленочный технологический материал, который может служить оболочкой и способен интегрироваться как в существующие здания, так и в новые современные фасадные конструкции.
Преодолевая разрыв от наномасштаба до кожи размером со здание, команда работала с дихроичной пленкой, продуктом 3M, чтобы передать и масштабировать те же характеристики, что и органический полимер, на котором было основано исследование. Это позволило создать прототип фасадного блока в масштабе человека, который динамически меняет градиент цвета, переходя от непрозрачного к прозрачному.
Одновременно с фундаментальными исследованиями практика получила заказ от Колледжа экологии человека на строительство постоянного павильона на территории кампуса Корнелла. Укрепив взаимодействие исследований и практики, Polyform позволил команде применить свои исследования структурного цвета в масштабе городского кампуса.
По мнению Дженни Э. Сабин, «проекты становятся демонстрацией того, что возможно». Демонстрация этих светящихся меняющихся структур широкой публике позволяет им ощутить динамические свойства природных решений.
Исследование возможностей устойчивой архитектуры и эстетики
В настоящее время Sabin Design Lab специализируется на устойчивом развитии и эстетике в архитектуре (SAA). Анализируя поведение подсолнечника в естественной среде и его гелиотропный механизм, этот исследовательский проект разрабатывает интегрированную фотоэлектрическую систему (BIPV) с использованием компьютерного проектирования и 3D-печати. Целью проекта является создание индивидуально настраиваемых нестандартных фильтров и панелей, которые образуют специфичные для конкретного объекта немеханические системы сбора данных.
Изучая внутреннее поведение подсолнуха, ученые смоделировали это поведение, чтобы понять, как его можно извлечь аналогичным образом. В результате был создан набор драйверов проектирования, которые можно было реализовать в проекте. Используя 3D-печать и цифровое производство, модели облегчили понимание того, как системы интегрируют динамику света и энергии.
Исследование сосредоточено на идее о том, что значение красоты и дизайна одинаково важно как для формы, так и для функции, без иерархического различия между этими понятиями. По мнению Дженни Э. Сабин: «Как и в природных системах, красота неразрывно связана с работоспособностью организма».
Стремясь применить эти открытия в жилых проектах, проект направлен на замену обычных солнечных батарей, прикрепленных к крыше, которые не соответствуют эстетике здания. Он создает нетрадиционные конфигурации солнечных панелей, которые не только максимизируют энергию, но и эстетически привлекательны. В меньшем масштабе исследование также предполагает потенциальную интеграцию переносных укрытий, предлагая кожу, способную собирать энергию и обеспечивать освещение или зарядные станции.
В сферу деятельности Дженни Э. Сабин входит визуализация и моделирование сложных наборов пространственных данных, а также решение вопросов ремесла, изготовления и производства в различных материальных системах. Эти системы включают тканые, трикотажные и плетеные ткани, керамику для быстрого прототипирования и 3D-печати, биопластики и гидрогели, а также металлы, подвергаемые гидроабразивной резке.
В команду разработки eSkin входили Дженни Э. Сабин и Эндрю Люсия (архитектура) из Корнельского университета; Шу Янг (материаловедение), Ян Ван дер Шпигель и Надер Энгета (электрика и системотехника), Каори Ихинда Стэнсбери, Питер Ллойд Джонс (клеточная биология), Пенсильванский университет.
В команду Polyform входили Дженни Э. Сабин; руководитель проекта Диллон Прейнджер; дизайн и производство Джордан Берта, Мэдлин Метавати Эггерс, Чарльз Капплс, Джон Хилла, Бьюнгчан Ан и Майкл Паращак.
В состав исследовательской группы SAA входят Александр Хтет Кьяу, Анита Лин, Бегум Бироль, Омар Дайри, Джереми Билотти, Эллисон Бернетт, Эйприл Джеффрис, Николь Дженель, Мариана Бертони и Дженни Э. Сабин.
