Design is, net als al het andere in een bouwproject, een gezamenlijke inspanning. Zelfs met digitale tools is de samenwerking tussen ontwerpdisciplines nog niet optimaal. Een experimenteel project was dus bedoeld om te testen of algoritmisch ontwerp zou kunnen helpen de interactie tussen architecten en constructeurs te stroomlijnen.
Ontwerpgegevens afkomstig van een architect worden gebruikt in verschillende engineeringtools voor visualisatie, analyse en berekening. Idealiter worden wijzigingen in het ontwerp van de architect automatisch door alle software verspreid. Helaas is het proces in feite grotendeels handmatig. Daarom zijn de ontwerpgegevens zelden of nooit perfect gesynchroniseerd op alle systemen.
Twee bedrijven, A-Insinöörit en Geometria Architecture, hebben hun krachten gebundeld om algoritmische ontwerpsamenwerking te testen om te zien of dit veel van de huidige problemen met gegevensuitwisseling zou kunnen oplossen. Ze ontdekten dat hun oplossing het proces kon versnellen, veel fouten kon elimineren en de frustratie van handmatige updates kon verminderen. Het kan ook een positief effect hebben op het uiteindelijke resultaat van het project.
Het opkomende algoritmische ontwerp
Petteri Karjalainen is constructeur bij A-Insinöörit. Hij heeft de afgelopen twee jaar in het bedrijf gewerkt aan internationale projecten, vooral bij industriële klanten. Hij is ook betrokken bij het ontwikkelen van een algoritmisch ontwerpproces, het thema van zijn recent afgeronde masterscriptie.
“We hebben onze inspanningen op dit gebied opgevoerd. De leiding van ons bedrijf ziet potentieel in de praktijk en heeft mij en ons computationele ontwerpteam aangemoedigd om steeds meer van deze geavanceerde methoden toe te passen op de dagelijkse routines van het bedrijf ”, zegt Karjalainen.
Algoritmisch of computationeel ontwerp gebruikt sets instructies om bepaalde taken uit te voeren, bijvoorbeeld om een digitaal model van een structuur te genereren. De instructies hebben parameters die variaties van dezelfde code genereren. Algoritmisch ontwerp is vooral geschikt voor architecturale vormen die niet-conventioneel zijn en die kunnen worden opgebouwd uit herhaalbare elementen.
Experimentele architectuur
Veeleisende, niet-traditionele vormen zijn het brood en de boter voor Geometria Architecture , het geesteskind van twee architecten, Markus Wikar en Toni Österlund . Het bedrijf is zowel een ontwerppraktijk als een adviseur voor architecten, ingenieurs en aannemers. Ze hebben betrekking op parametrische modellering, algoritme-ondersteund ontwerp en digitale fabricage.
"Bij Lahdelma & Mahlamäki architects, mijn vorige werkgever, had ik de leiding over de kromgetrokken geometrieën van POLIN, het Museum van de Geschiedenis van Poolse Joden in Warschau", legt Wikar uit. "Tegenwoordig is het bedrijf onze klant."
Algoritmisch ontwerp opent nieuwe perspectieven voor architectonische expressie. Het maakt het gebruik van niet-conventionele vormen haalbaar en kostenefficiënt om te bouwen. Bovendien geeft het ontwerpers de vrijheid om tientallen alternatieve oplossingen te testen en te presenteren, wat in een traditioneel proces erg tijdrovend of simpelweg onmogelijk zou zijn.
Experimenteren met algoritmen
In februari 2018 begonnen A-Insinöörit en Geometria Architects te experimenteren met het gebruik van algoritmisch ontwerp voor samenwerkingen tussen architecten en constructeurs. Het project kreeg financiering van het nationale KIRA-digi digitaliseringsprogramma.
Ze kozen ervoor om te experimenteren met een denkbeeldig gebouw, met name een zwembad bedekt met een gebogen dak met een stalen structuur. Het doel was om typische ontwerptaken en gegevensuitwisseling tussen de ontwerpers te testen. Het platform dat de onderzoekers gebruikten was Grasshopper, een uitbreiding van de Rhinoceros-software.
De architect ontwierp verschillende varianten van het dak. Het uiteindelijke ontwerp werd gevormd met gelijkenisbogen, gegenereerd door zogenaamde dynamische ontspanning. Dit resulteerde in een geoptimaliseerd constructief systeem.
Nadat de architect het gebogen dak algoritmisch had gemaakt en de lijngeometrie had gegenereerd, nam de constructeur de gegevens over. Ze gebruikten Grasshopper-RFEM Link; een extensie ontwikkeld door A-Insinöörit. Hierdoor konden ze het structurele stalen raamwerk dat in Grasshopper is gemaakt, analyseren en dimensioneren. Bovendien gebruikten ze Trimble's Grasshopper-Tekla Live Link om een BIM-model van de structuur te bouwen.
Gegevensstroom tussen systemen en processen maken
De onderzoekers hadden een manier nodig om algoritmische gegevens uit te wisselen tussen de architect en de constructeur gedurende de levenscyclus van het ontwerp. Ze kozen voor Speckle, een cloudgebaseerd platform. Het koppelt de data op een intelligente manier tussen ontwerppartijen en modellen.
Met Speckle kunnen ontwerpers geometrische gegevens delen over verschillende ontwerpmodellen en een geaggregeerd model maken van afzonderlijke onderdelen. Dit betekent dat wanneer, bijvoorbeeld, de architect de oorspronkelijke geometrie verandert, de gegevens automatisch worden bijgewerkt, waar er ook naar is verwezen. Nadat de ingenieur het constructiemodel heeft ontworpen, kunnen zij op hun beurt de architect voorzien van de bijgewerkte gegevens.
In zijn puurste vorm bevinden alle ontwerpgegevens zich in de algoritmen en wordt het traditionele BIM-model alleen gegenereerd als en wanneer het nodig is. Op dit moment lijkt een combinatie van algoritmen en modellen echter het beste te werken.
De geautomatiseerde toekomst
“Stel je voor dat we een dubbelgekromde schaal hebben gemodelleerd, precies zoals hij zal worden gebouwd. Stel dat iemand dan een verandering bedenkt die een verandering van één graad inhoudt voor elke staaf van de structuur. Met traditionele methoden zou de verandering een enorme klus met zich meebrengen, maar met een algoritme zou het een makkie zijn, ”verkondigt Karjainen.
Zowel Wikar als Karjalainen zijn van mening dat het gebruik van algoritmen en kunstmatige intelligentie een enorm potentieel vertegenwoordigt voor de hele industrie. Ze zullen niet alleen de samenwerking versterken, maar ontwerpers ook bevrijden van routinetaken die in veel gevallen het grootste deel van hun werk uitmaken. Bovendien maakt algoritmisch ontwerp digitale fabricage een realiteit. Bouwonderdelen kunnen in fabrieken robotisch worden vervaardigd en op de bouwplaats worden geïnstalleerd.
Na het KIRA-digi-experiment is Geometria Architecture blijven samenwerken met A-Insinöörit rond het tunnelproject Helsinki-Tallinn. Het wordt de langste onderzeese spoortunnel ter wereld.
“We hebben over de data-interfaces nagedacht met de ongeveer 10 betrokken disciplines. We zoeken de kleinste gemeenschappelijke noemers of parameters voor ontwerp uit die tussen partijen moeten worden uitgewisseld, ”zegt Wikar. "Ons doel is om de experts in staat te stellen zich te concentreren op hun kerncompetentiegebieden en niet te worstelen met softwareproblemen", besluit hij.
De projectillustraties zijn afkomstig van A-Insinöörit en Geometria Architecture
Via: AEC