Bouwen de bouwvakkers van morgen zonder plannen?

De grote tekentafels zijn al lang uit de architectenkantoren verdwenen, computers hebben hun plaats ingenomen, en ook hier gaat de evolutie hard. Tegenwoordig kunnen architecten een breed scala aan softwareapplicaties gebruiken om hun droomprojecten vorm te geven. Wat als architecten nog een stap verder willen gaan en hun projecten niet alleen bedenken en ontwerpen maar ook zelf bouwen? Ook dat is vandaag mogelijk door bestaande software aan elkaar te koppelen en gebruik te maken van Augmented Reality. Voor het bouwen zelf wordt teruggegrepen naar onze goede oude baksteen.

Ontwerpen met Neushoorn en Sprinkhaan

Het ontwerp is geen kubusvormig doosje dat je met wat handigheid, met lat, winkelhaak en schietlood kan bouwen.  Het project kent geen enkele rechte hoek, het is spiraalvormig geprogrammeerd en met een extra sinuscurve doorspekt, zeg maar minstens de complexiteit van een slakkenhuisje. Een slakkenhuis heeft de vorm van een spiraal - dat wisten de oude Grieken en Romeinen al - en deze vorm kan perfect beschreven worden met een wiskundige formule.  Spiralen, parabolen, hyperbolen - termen uit de wiskundeles die velen van ons doen huiveren - maar die ook de uitdrukking kunnen zijn van fantastische vormen en ruimtes.  Hiermee gaan programmeurs en architecten vandaag de dag aan de slag. Tekenprogramma’s zijn geen vertaling meer van lijnen tekenen op een papier.  Tekenprogramma’s vandaag zijn krachtige rekentools met een sterke visuele interface. Ze worden ingezet bij het zogenaamde “parametrisch ontwerpen”, waarbij architecten data en commando’s gebruiken om unieke ruimtes te maken. Dankzij applicaties als Rhinoceros & Grasshopper, kunnen de meest complexe vormen ontworpen worden.  Architectuur mag terug vloeiend zijn.  De ambitie van Expo ‘58, de wereld van de Barbapapa’s, de laatste dromen van Le Corbusier worden terug maakbaar.

(N)iets nieuws onder de zon?

Sommige architecten van de 20ste eeuw experimenteerden reeds met complexe wiskundig beschreven vormen, voornamelijk omwille van hun boeiende en ruimtelijke expressie.  In 1909 ontwierp Antonio Gaudi in de schaduw van zijn Sagrada Familia een schooltje voor de kinderen van de bouwvakkers.  Zowel voor het dak als voor de muren gebruikte hij sinusvormige vlakken die hij met rechte elementen (balken en bakstenen) de gewenste vorm kon geven.  Een ander voorbeeld komt uit onverwachte hoek.  Le Corbusier is vooral gekend als pionier van het modernisme met strakke rechthoekige gebouwen en grote horizontale ramen, als het ware de meester van de rechte lijn, geen franjes.  Le Corbusier blijft echter vernieuwen en experimenteren. Voor de Expo ’58 in Brussel - hij is dan 71 jaar - ontwierp hij een futuristisch paviljoen voor elektronicagigant Philips. Géén rechte lijnen meer, maar zeer expressieve golvende volumes.  Ondanks de schijnbaar vrije vorm en expressiviteit is ook dit gebouw te herleiden tot een aantal wiskundige formules.

Alles is al ontworpen en gebouwd.  Waar ligt dan de vernieuwing?  Niets nieuws in de verbeeldingskracht en fantasie van de architect, maar al de rest is gewijzigd.  Waar de vroegere architecten aangewezen waren op experimenteren - zowel in ontwerp als in bouw - wordt alles nu beter controleerbaar, berekenbaar en maakbaar. Op vandaag heeft de architect de tools in handen om zijn droomproject verder vorm te geven en te beproeven met behulp van krachtige, maar toegankelijke software.  Parametrisch ontwerpen is dus niet nieuw op zich, maar de mogelijkheden worden eindeloos.





Hopen dat de constructie blijft staan?

Op vlak van ontwerpen zijn er dus eindeloze mogelijkheden. Maar hoe kan je die realiseren? Basisuitgangspunt van een constructie is dat ze stabiel is.  De grootste zekerheid voor een stabiele constructie is goede zware materialen mooi verticaal op elkaar stapelen, de rechte lijn dus.  Je kan je gemakkelijk inbeelden dat een schuin gemetste muur vanaf een zekere hoogte zal instorten.  Dit heeft te maken met verschillende factoren: het zwaartepunt van de constructie, de massa van de bakstenen, de mortel of lijm die al dan niet toegepast wordt, eventuele versterking met ijzeren staven of netten, … Bij een meer complex vormgegeven bouwwerk is dit niet meer gevoelsmatig in te schatten. Zal het bouwwerk standhouden zoals de toren van Pisa of gaat de constructie tegen de vlakte bij een zacht briesje?  Om dit te onderzoeken werd er geëxperimenteerd met een volgende app, alle relevante parameters werden samen met het 3D-model ingeladen in de app “Fusion 360” en doorgerekend naar stabiliteit.  Een zekerheid voor een duurzame constructie.

De stap naar Augmented Reality

Het project is nu klaar en we weten dat het zal blijven staan, helemaal 3D ontworpen en virtueel aanwezig in de cloud. Maar hoe moet dit nu daadwerkelijk gebouwd worden?  De doorgewinterde metser -met lat, winkelhaak en schietlood - krabt zich hierbij in zijn grijze metsershaar, hij weet niet hoe hieraan te beginnen.  Voor grote projecten met veel repetitie kunnen robots ingeschakeld worden, maar robots zijn niet zomaar overal inzetbaar en blijven heel duur, zeker voor unieke projecten. De architecte neemt dan maar zelf de baksteen in de hand.

Via diverse software werd het ontwerp naar een virtual realitybril gestuurd die de perfecte positie van elke baksteen doorgeeft.  Het bouwwerk groeit steen per steen, laag per laag zonder dat er een papieren plan aan te pas komt.  Het hele project zit driedimensionaal in de cloud en wordt via de VR-bril geprojecteerd op de bouwplaats. Op deze manier worden diverse applicaties geïntegreerd en wordt het geheel naar een hoger niveau getild.

Vijf keer sneller en aan halve prijs!

Door de introductie van de VR-bril in het proces werd de bouwtijd vijf (!) keer versneld tegenover vroegere bouwmethodes en werd de materiaalkost meer dan gehalveerd, dit vooral door het overbodig maken van op maat gelaserde hulpstukken. Op vlak van ecologie en duurzaamheid een niet te onderschatten troef!

Software ondersteunt dus niet alleen het ontwerp, maar checkt ook de stabiliteit en maakt het uitvoerbaar op een kosten- en materiaalbeperkende wijze.  Programmeurs en wiskundigen creëren de tools, architecten maken de keuzes.  Samen bouwen zij aan de vloeiende en boeiende wereld van morgen.