1 INDICE / CONTENTS Presentazione - Luciano Crespi Introduzione - Il disegno come ricerca, Michela Rossi p. p. 5 7 OLTRE IL DISEGNO TECNICO - strumenti e metodi del progetto Il disegno e gli strumenti del progetto, Michela Rossi La forma e la norma: il linguaggio dei segni, Michela Rossi Rilessioni intorno al colore nella formazione al progetto, Mario Bisson Disegno e conoscenza: imparare dal rilievo, Michela Rossi Il disegno di progetto come strategia di trasformazione dello spazio, Gabriele Pierluisi Il modello come pratica del progetto, Giulio Zanella p. p. p. p. p p. 13 17 27 31 43 49 DISEGNO DIGITALE - verso una rappresentazione integrata Introduzione al disegno digitale, Michela Rossi Disegno digitale - schede Strumenti digitali per la rappresentazione. Da lontano, Marco Ferrara Rappresentazioni complesse, sistemi continui, sistemi discreti, Michele Russo Disegno e costruzione digitale, Giuseppe Amoruso Superici complesse e trasformazioni parametriche: Algorithmic Aided Design, Giorgio Buratti Percezione e misura dello spazio. Dalla prospettiva, il fotoraddrizzamento, Giampiero Mele Rappresentazioni ibride, Marco Bove p. 57 p. 69 p. 81 p. 87 p. 93 p. 99 p. 107 p. 111 CONTINUITÀ - ricerca/didattica Viaggi di studio e taccuini di viaggio, una tradizione in progress, Michela Rossi Upshots. Photocollage from Italy, Kay Bea Jones Paesaggi urbani: contaminazioni formali nel disegno dello spazio pubblico, Michela Rossi Numero e forma nel disegno della città da Atene a New York, Giampiero Mele Mappare: alla ricerca del senso del luogo, Giuseppe Amoruso Punto, linea, supericie. Elementi formali per il design del verde, Donatella Bontempi Specie locali mescolanza planetaria, una rilessione sulle scelte botaniche nella progettazione dei giardini, Matteo Manca Appunti di viaggio- Esperienze sul campo, a cura di Marco Bove Design Charrette at OSU, WORKSHOP USA 2011- Kay Bea Jones, Michela Rossi, Giuseppe, Amoruso, Giampiero Mele ABSTRACT- English abstracts and references Bibliograia generale, a cura di Laura Galloni p. 121 p. 127 p. 131 p. 137 p. 145 p. 153 p. 161 p. 169 p. 199 p. 215 p. 237 Giuseppe Amoruso 93 DISEGNO E COSTRUZIONE DIGITALE Disegno per costruire In ogni epoca gli strumenti per disegnare sono centrali per i processi di progettazione e costruzione e contribuiscono alla deinizione dei metodi di lavoro quando si occupano anche della fase di prototipazione e costruzione. Il disegno nella sua accezione comune indica sia la rappresentazione graica di un oggetto reale sia il processo di creazione, o immaginazione, che diventa un atto progettuale nel momento in cui diventa una rappresentazione tematica. Nei secoli si è lavorato per conquistare lo spazio, tridimensionale e ideale, nel modo più semplice possibile, pur lavorando con mezzi bidimensionali e analogici e coltivando una serie di abilità legate soprattutto alle nostre capacità di riconoscimento logico. Nel processo di trasposizione visuale, basato sull’uso di strumenti digitali, il disegno perde la sua espressione intesa come coscienza diretta del segno poiché il signiicato va oltre la materia graica inglobando anche algoritmi e librerie graiche di oggetti, deiniti attraverso categorie e dati parametrici. Inoltre, con l’introduzione della modellazione digitale, è cambiata la maniera di vedere gli oggetti e le sue rappresentazioni. Nella pratica tradizionale si poteva visualizzare un disegno alla volta, ma senza poter abbracciare l’intero oggetto; nel disegno digitale invece il modello “contiene” tutte le visualizzazioni possibili e può essere rappresentato in un’unica vista. L’introduzione dei modelli digitali 3D lega ancora di più il disegno alla costruzione, veriicandola dapprima in ambiente virtuale e consentendo all’operatore di effettuare le veriiche necessarie in ambiente desktop; in tal modo il disegno ritorna di nuovo sintesi sperimentale tra immaginazione e formazione delle immagini che, superando la barriera del reale, apre ad un nuovo modo di pensare e quindi di costruire. Il modello sin dal Rinascimento è il nodo di ogni processo progettuale inalizzato alla costruzione; le tecnologie per realizzarlo e gli accorgimenti per migliorarne la resa percettiva non solo supportano la sua fruizione ma lo rendono più facilmente organizzabile e restituibile in forma di prototipo simulandone i caratteri in maniera effettiva. Filippo Brunelleschi ne fece realizzare di muratura per effettuare il controllo statico anticipando di fatto le sperimentazioni strutturali del XVIII secolo, così come li adoperò privandoli degli elementi di dettaglio per esaltare la deinizione formale dell’opera e realizzando quindi un primordiale bozzetto 3D. Inoltre il modello per i grandi cantieri di Santa Maria del Fiore era elemento di normazione del cantiere mettendo d’accordo architetto, committente e costruttori. Antonio da Sangallo il Giovane dedicò ben 7 anni alla costruzione di un costoso ma assai riinito modello che misurava circa 50 mq con una altezza di 5 metri; gli interni furono trattati per aumentarne la resa (rendering), prevedendo aggiustamenti per migliorare la percezione e la fruizione (navigazione walk through), creando rivestimenti di carta colorata simili alle moderne textures digitali (texture mapping) ed inine corredando gli spazi con igure tridimensionali realizzate in cera (cutouts). Michelangelo, che in realtà stimò poco i modelli del Sangallo, ordinò la costruzione di numerosi modelli di legno e argilla per la cupola della Basilica di San Pietro di fatto materializzando le sue idee e lasciandole come testamento per proseguire e completare la costruzione dopo la sua morte; i modelli di Michelangelo erano complessivi ma anche riferiti a particolari costruttivi, costruiti in scala per rappresentazione simbolica ovvero realizzati al vero, costituendo un ambiente “immersivo” in analogia ai procedimenti di navigazione delle moderne tecniche di realtà virtuale. La necessità di anticipare le operazioni di taglio della pietra e di prevedere procedure geometriche codiicate per progettare elementi strutturali in pietra da taglio portò alla nascita della stereotomia ad opera di Philibert de l’Orme che propose un sistema stereotomico basato sui “traits”, cioè su serie di sezioni parallele lasciandoci il magistrale esempio della trompe nel castello di Anet. Tale tecnica comprendeva la necessità di determinare in via preventiva la conformazione dei singoli elementi costitutivi e la possibilità di veriicare in 94 tal modo la stabilità. Il motivo di interesse per questa storica disciplina e nota applicazione della geometria descrittiva ritorna oggi alla luce dell’introduzione delle tecnologie digitali. La geometria descrittiva ha lo scopo di concepire e sviluppare il progetto usando i metodi di rappresentazione sul piano e si occupa di rappresentare univocamente il modello tridimensionale ma non certo di costruirlo. I sistemi di modellazione parametrica oggi consentono di disegnare e modiicare il modello digitale con metodi analoghi alla costruzione reale diventando essi stessi metodi di prefabbricazione, simulando operazioni da oficina. Pertanto la rappresentazione del modello coincide con il modello stesso ed è limitata o deinita solo dalle interfacce di lavoro e visualizzazione e spesso tende a confondersi con l’oggetto costruito. Il metodo di stereotomia introdotto da Philibert de l’Orme, in particolare il metodo del trait, diventa assai attuale se paragonato all’uso dei sistemi di progettazione parametrica che appunto non si limitano a conoscere a descrivere geometricamente (con primitive graiche) ma costruiscono le relazioni, le coerenze geometriche e funzionali mattone per mattone o, se vogliamo, concio per concio. Un trait geometrique al contrario non solo racchiude in se il modello complessivo e completo dell’oggetto ma consente eficacemente di descriverlo per sezioni e persino di costruirne direttamente il modello isico, per quanto complessa possa essere la sua realizzazione o la sua rappresentazione. La modellazione informativa Il disegno digitale permette diverse modalità di fruizione dei dati seguendo alternative logiche: (i) la riduzione dallo spazio tridimensionale del disegno alla visualizzazione sul piano per estrazione di immagini 2D e conseguente pubblicazione sul web; (ii) la deinizione di un sistema continuo attraverso un algoritmo di interpolazione che simula una osservazione immersiva; (iii) la descrizione dell’insieme utilizzando scene isse simili ad inquadrature; (iv) la rappresentazione tematica in coerenza con la descrizione globale degli oggetti che si distacca dal concetto di realtà identica. Inoltre la rappresentazione digitale ha permesso di integrare il concetto di disegno, contenendo dentro di se tutte le costruzioni tridimensionali (i modelli 3D) ma anche le potenzialità derivanti dall’ipertestualità e dalla interattività. Per questo scopo si adoperano: (i) softwares di modellazione, con i quali è possibile disegnare un modello geometrico tridimensionale a partire da primitive graiche che operano per superici o per volumi solidi; (ii) softwares di rendering, che operano il passaggio dal modello geometrico tridimensionale (vettoriale) all’immagine (raster), permettendo di caratterizzare il set di caratteristiche visibili degli elementi Disegno e costruzione digitale presenti sulla scena (colore, materiale, levigatezza, trasparenza, opacità, ecc.), nonché la presenza di sorgenti di luce puntuali o diffuse, direzione, posizione e intensità della luce, superici illuminate e in ombra; (iii) softwares di modellazione informativa BIM, orientati alla deinizione di un database di oggetti 3D, georeferenziati e logicamente relazionati per la gestione del processo di progetto e costruzione. Phil Bernstein, architetto e stratega industriale, fu il primo ad usare l’acronimo BIM intendendo “Building Information Modeling” come un processo che contempla la generazione e la gestione delle rappresentazioni digitali delle caratteristiche isiche e funzionali di un ediicio, creando un modello informativo. Successivamente il termine si è diffuso come identiicativo della rappresentazione digitale del processo di costruzione. Tali modelli costituiscono la risorsa di conoscenza per supportare e orientare le scelte sullo sviluppo architettonico ino alla sua costruzione e potendo anche divenire strumento di gestione dell’intero ciclo di vita dell’opera sino al suo eventuale smantellamento. Il termine BIM identiica anche i CAD architettonici di nuova generazione, cosiddetti CAD parametrici, che non si limitano al semplice disegno di primitive graiche (linee, polilinee, cerchi, archi, ecc.), ma consentono di progettare e disegnare direttamente i componenti tecnici dell’ediicio (muri, strutture portanti, scale, serramenti, ecc.). Il disegno attraverso oggetti graici che contengono anche dati del componente, come la geometria, la costituzione, la posizione spaziale, ecc., determina anche il modello informativo della costruzione. Il modello così generato può essere utile per calcoli, veriiche e analisi preliminari alla costruzione come ad esempio le quantità caratterizzanti un elemento tecnico (la supericie delle pareti da intonacare piuttosto che il numero di mattoni necessari per realizzare una muratura). La progettazione tradizionale era in gran parte legata alla produzione di elaborati bidimensionali (piante, prospetti, sezioni, ecc.) mentre il Building Information Modeling si estende al di là di questa delimitazione, aumentando le tre dimensioni primarie (larghezza, altezza e profondità) e considerando il tempo come quarta dimensione ed il costo, come quinta. E’ stata anche introdotta la dizione 6D BIM per evidenziare l’estensione del modello complessivo, che è consegnato al proprietario o gestore, quando la costruzione è terminata. Il modello BIM as Built è integrato con tutte le informazioni pertinenti i componente edilizi come i dati ed i dettagli sui prodotti utilizzati, le schede di manutenzione, i manuali di gestione, i libretti degli impianti, i dati di garanzia, i riferimenti ai cataloghi dei prodotti, nonché Giuseppe Amoruso 1- Sviluppo dei sistemi BIM: collaborazione, integrazione ed interoperabilità dei dati sulla base delle ricerche dell’agenzia del Governo Inglese The UK Building Information Modelling (BIM) Working Party. 2- Il processo di creazione del Building Information Modeling. Dal manufacturer al contractor, e con il contributo dei progettisti e della computer graica. le informazioni sul produttore. Questo information-centric database viene reso accessibile a livello globale per gli utenti / proprietari attraverso un ambiente web-based personalizzato. L’accuratezza dei dati contenuti nel 6D BIM aiuta i facility managers nella gestione e manutenzione della struttura durante il suo ciclo di vita. I fautori di tale processo sostengono che il BIM offre numerosi vantaggi e agevola il worklow combinando la rappresentazione in ambiente 3D con la necessaria organizzazione delle informazioni garantendo anche la multiscalarità tipica dei sistemi informativi cartograici. Tra gli avanzamenti che i sistemi BIM propongono c’è la visualizzazione selettiva del modello ed una maggiore produttività legata alle modalità di gestione e archiviazione delle informazioni. Questo si traduce in un maggiore coordinamento dei documenti di costruzione e l’incorporamento delle informazioni riferite ai materiali costruttivi e alle loro caratteristiche speciiche, la graicizzazione coerente dei dettagli costruttivi, la prevenzione degli errori costruttivi e delle interferenze geometriche fra le parti e ovviamente la gestione delle quantità necessarie per la stima e la riduzione dei costi di costruzione. 95 La fabbrica delle idee Il rapporto diretto con i fenomeni e la loro natura geometrica può essere indagato con eficacia utilizzando i sistemi di disegno digitale che consentono la traduzione diretta del modello costruttivo in un prototipo isico; un vero processo di laboratorio, dall’osservazione alla razionalizzazione mettendo assieme forma e struttura e trovando la soluzione più idonea per la fabbricazione. Tale processo che utilizza le tecniche di reverse modeling consente di tornare all’apprendistato dal reale, metodologia che si ritrova in molti progettisti del rinascimento ma anche in alcune espressioni della bioarchitettura. Antoni Gaudì, durante la progettazione del tempio della Sagrada Familia, raccoglieva calchi di animali e fotografava gli abitanti del quartiere che si prestavano a farsi ritrarre in pose drammatiche, impiegando degli specchi per issare l’immagine da tutti i lati utili a eseguire modelli per statue e bassorilievi. Il progettista catalano affermava di se stesso: “Io ho immaginazione, non fantasia. Immaginazione viene da immagine: vedere la realtà delle cose, le cose come sono, non come la fantasia le elabora”. Non voleva sentir parlare di fantasia 96 così come è erroneo affermare che i sistemi digitali aumentano la fantasia ma bensì invece possono aumentare l’immaginazione come avviene anche per le applicazioni mobile di augmented reality. Con questo scopo alcuni progettisti contemporanei (Gehry, Eisenman e altri) utilizzano i sistemi di modellazione digitale contribuendo alla riscoperta del modello plastico e rendendo attuale la sua integrazione nel processo ideativo. La chiave di tale operazione sta nella possibilità di creare una visione dinamica dentro la ricostruzione digitale potenziando la relazione tra il fruitore ed il manufatto architettonico e garantendo legami complessi fra immagine, memoria, percezione e geometria attraverso le forme della rappresentazione. I sistemi digitali attraverso le opportune periferiche di stampa 3D consentono di realizzare direttamente i modelli plastici, di bozzetto, di analisi statica e costruttiva con soluzioni di tipo scultoreo, per fresatura o per successivo deposito di strati di materia polimerica a formare un sandwich geometrico. L’ambiente della modellazione digitale conigura pertanto un vero e proprio laboratorio potenziandone la valenza costruttiva ed espressiva poiché il sistema simbolico che il modello rappresenta può essere più facilmente manipolato esaminandone la modiica rispetto ai parametri che li caratterizzano. Le tecniche di prototipazione digitale abbracciano la possibilità di visualizzazioni percettive e concettuali con la necessità di effettuare test di funzionalità e fabbricabilità costituendo un ambiente di simulazione. Lo stesso Michelangelo dimostrò, con il modello da lui realizzato, la correttezza del proprio progetto per la cupola di San Pietro e l’errore nell’esecuzione delle centinature da parte delle maestranze che avevano causato dei crolli nell’emiciclo del transetto della basilica. In questo senso i media digitali potenziano i controlli operabili su un modello tradizionale laddove garantiscono una manipolazione iterativa che genera sviluppo e miglioramento all’avanzare dei cicli di simulazione e mantenendo tutta la fase di concept all’interno dell’ambiente digitale. Con questo approccio il disegno assume il signiicato di medium e di risultato complessivo di un processo ideativo che, in maniera rapida ma allo stesso tempo accurata, coniuga i differenti livelli di iconicità-dettaglio necessari alla comprensione della forma e in funzione del tipo di oggetto da comunicare. Utilizzare un processo di fabbricazione digitale vuol dire ritornare “ingenui”, riconquistare un rapporto diretto con la realtà geometrica, senza una mediazione intellettuale o il limite del disegno per piani. Poter affermare più logicamente rispetto agli assunti cartesiani che l’osservazione assistita dai media digitali fa sorgere dubbi e domande innescando la curiosa attitudine del Disegno e costruzione digitale progettista che ricerca la risposta e fuga l’ignoranza. Adottare, ad esempio, una geometria “rigata”, che possa agilmente riprodurre le forme naturali in alternativa alla semplice geometria euclidea, quella composta da linee rette come il paraboloide iperbolico, l’iperboloide, il conoide e l’elicoide. E’ possibile anche sperimentare operazioni di piegatura di superici (folding e unfolding) con rilessioni sulle implicazioni concettuali e tecniche dei nuovi mezzi di ideazione che integrano l’analogico con il digitale e che portano ad algoritmi di generazione geometrica di spazi e superici piegate. Le geometrie piegate richiamano il processo di unfolding (spiegatura) sul piano di superici progettate nello spazio digitale. Con l’introduzione del parametric design e l’uso di algoritmi generativi è possibile approfondire le proprietà geometriche e dei materiali delle composizioni piegate incorporando il processo di fabbricazione digitale (digital manufacturing) di oggetti o strutture architettoniche. L’unfolding di un modello spaziale si traduce in un disegno bidimensionale che rilette la realtà tridimensionale e suggerisce modalità di interpretazione che vanno oltre il processo tradizionale di ideazione e permettono di cambiare la relazione tra il disegno di progetto e lo spazio reale che rappresenta. La produzione digitale affronta la sida di accompagnare i progetti generati con i media digitali con l’avanzamento della conoscenza di forme costruttive alternative per evitare che sia complessa solo la geometria risultante e non la sua esecuzione inale. In questo modo si possono collegare i processi CAD / CAM e le proprietà dei materiali che derivano dalle composizioni piegate consentendo di ripensare creativamente i processi di fabbricazione e di costruzione disponibili e superare una certa rigidezza deterministica della rappresentazione, che spesso è rivolta ad un controllo stilistico del manufatto progettato (il manierismo di certi rendering, analogici o digitali). Non si tratta più di avere soltanto strumenti di ausilio (al pari di quelli offerti dalle maquette tradizionali), quanto piuttosto di poter trasferire l’intero ragionamento in forma digitale e di averlo disponibile in modo visuale con accessibilità continua, nello spazio e nel tempo: sistemi dinamici e restituzioni di dati analizzabili con un semplice sguardo. Il modello non è più semplice preigurazione, ma sistema manipolabile in grado di simulare il reale parallelamente al nostro lavorare su di esso, dunque strumento in grado di soddisfare ai requisiti di strumento creativo per il progetto. Arrivare più direttamente a predisporre calchi digitali attraverso la generazione di modelli stampabili in 3D o implementando algoritmi generativi così come Gaudì faceva modellando con le mani le maniglie di Casa Batlò e passando la forma di gesso ai suoi artigiani che, mentre la sviluppavano, di lui dicevano: Giuseppe Amoruso 3- Antoni Gaudì, il metodo geometrico generativo che utilizza la curva catenaria per la generazione di sistemi di copertura a direttrice rettilinea e curvilinea. 4- Progetto di poltrona attraverso il metodo del bozzetto digitale e del successivo unfolding e rimontaggio manuale del prototipo. Corso di Strumenti e metodi del progetto, prof. Giuseppe Amoruso, a.a. 2011-2012. 97 98 Disegno e costruzione digitale «L’architetto ha le idee chiare». Fabbricare le idee in maniera chiara, in ogni epoca e stagione tecnologica, vuol dire dotarsi di quegli strumenti del disegnare che in maniera continua assolvono alla millenaria esigenza di conciliare la forma con la struttura attraverso la sua costruzione. 5- Fabricación Digital y Diseño Paramétrico, tesi di laurea di Luciana Gronda, Martin Veizaga. Relatore: Prof. Mauro Chiarella. FADUUniversidad Nacional del Litoral, Santa Fe/Argentina, 2011