Ideja istraživanja
Ideja istraživanja je analiza transformabilnih geometrijskih formi koje se mogu primeniti u dizajnu saksija za biljke. Fokus rada je na Yoshimura polyhedral pattern-u, koji omogućava promenu visine saksije kroz geometrijsku transformaciju forme.
Ovaj princip biće upoređen sa Growth Plant Pot konceptom, koji takođe koristi transformabilnu strukturu koja se prilagođava rastu biljke.
Oblast istraživanja
Istraživački rad baziran je na oblasti savremenog arhitektonskog i industrijskog dizajna, kroz primenu digitalnih alata pomoću kojih se definišu složene geometrijske forme. Istraživanje je usmereno ka transformabilnim strukturama i njihovom ponašanju usled opterećenja.
Problemi istraživanja
Problem koji se na početku postavlja jeste na koji način se transformabilna forma (u ovom slučaju saksija) ponaša usled delovanja opterećenja zemlje. Potrebno je ispitati ovaj uticaj na dva različita origami paterna (Yoshimura i Growth Plant Pot patern) i utvrditi stabilnost ovih struktura u stvarnosti.
Naredno pitanje odnosi se na primenu adekvatnog materijala. Ispituje se koji materijal poseduje otpornost na vlagu, a istovremeno omogućava transformabilnost, za razliku od krutih materijala poput gipsa koji ne daju željeni efekat. Materijal treba da bude dovoljno fleksibilan kako bi omogućio transformaciju, ali i dovoljno krut da zadrži svoju formu.
Sledeće, ali ne i manje važno pitanje jeste estetsko-tehnološki problem. Postavlja se pitanje da li materijal i način fabrikacije narušavaju izgled i kvalitet saksije. Stoga je važno uzeti u obzir sve navedene aspekte kako bi se zadovoljile i funkcija i estetika analiziranog predmeta.
Hipoteza
Pretpostavlja se da će se Yoshimura i Ayaskan transformabilne saksije različito ponašati pod opterećenjem zemlje, pri čemu će razlike u geometriji svake strukture uticati na stepen njihove deformacije i stabilnost. Pored toga, očekuje se da će struktura sa većom geometrijskom krutošću imati veću stabilnost, dok će fleksibilnije forme omogućiti izraženiju transformaciju, ali uz veći stepen deformacije.
Cilj istraživanja
Cilj istraživanja je analiza transformabilnih saksija kao geometrijskih formi koje su estetski drugačije od klasičnih saksija, a istovremeno praktične za korišćenje. Poseban akcenat stavlja se na inovativnost dizajna i na proces njegovog modelovanja.
Metod istraživanja
Istraživanje se sprovodi kroz digitalno modelovanje transformabilnih geometrijskih formi u programima Rhino i Grasshopper, gde se definišu i analiziraju Yoshimura i Ayaskan strukture. Na osnovu digitalnih modela vrši se simulacija i analiza ponašanja formi pod opterećenjem zemlje, sa akcentom na deformaciju i stabilnost.
Pored toga, analiziraju se mogućnosti fabrikacije i izbor materijala u odnosu na željenu transformabilnost i otpornost na vlagu.
Metod uključuje poređenje obe forme radi sagledavanja njihove praktične primene.
Kriterijumi istraživanja
Rezultati istraživanja biće vrednovani na osnovu stabilnosti transformabilnih formi i stepena njihove deformacije pod opterećenjem zemlje. Kriterijum predstavlja ponašanje različitih geometrijskih sistema (Yoshimura i Ayaskan) u istim uslovima opterećenja.
Takođe, razmatra se složenost digitalnog modelovanja i simulacije u programima Rhino i Grasshopper, kao i mogućnost formiranja stabilnog i funkcionalnog rešenja u digitalnom okruženju.
Digitalno modelovanje i simulacija
U okviru istraživanja izrađen je digitalni model Yoshimura paterna u programima Rhino i Grasshopper. Korišćenjem parametarskog modelovanja definisana je geometrija strukture, čime je omogućena njena dalja analiza. Na osnovu formiranog modela izvršena je simulacija ponašanja forme, sa posebnim osvrtom na njenu transformabilnost, stabilnost i mogućnost primene u dizajnu saksija.
Fabrikacija i izbor materijala
Pored digitalnog modelovanja, ispitivanje je sprovedeno i kroz izradu radne makete. Na samom početku bilo je potrebno odabrati adekvatan materijal za njenu realizaciju. Korišćena je PETG plastika, koja je pokazala određene prednosti, ali i određene nedostatke.
Prva faza izrade makete
Za početak je korišćena maketa manjih dimenzija kako bi se ispitalo ponašanje materijala pri laserskom sečenju, kao i odgovarajuća dubina zasecanja uvala i grbina. Nakon izrade početnog uzorka zaključeno je da je materijal relativno krut i da je potrebno povećati dubinu zasecanja kako bi se omogućilo savijanje strukture u oba smera. Pored toga, uočeno je da su segmenti postavljeni na malom međusobnom rastojanju, pa je u sledećoj fazi model proširen. Takođe, laserskim sečenjem došlo je do blagih promena na ivicama materijala, koje su na pojedinim mestima vidljive u vidu zatamnjenja nastalog usled dejstva lasera.
Druga faza izrade makete
U drugoj fazi korišćen je model većih dimenzija, sa proširenom geometrijom i dubljim zasecanjem materijala. S obzirom na to da model sadrži uvale koje se savijaju u jednom smeru i grbine koje se savijaju u suprotnom smeru, bilo je potrebno prilagoditi način zasecanja materijala sa obe strane kako bi se omogućilo pravilno formiranje strukture. Nakon navedenih izmena proces oblikovanja materijala bio je jednostavniji.
Treća faza izrade makete
Ova faza podrazumevala je savijanje i oblikovanje materijala. Međutim, usled malih dimenzija pojedinačnih segmenata i krute prirode PETG materijala, prilikom savijanja u različitim smerovima dolazilo je do pucanja materijala i odvajanja pojedinih delova strukture.
Ipak, ispitivanje je pokazalo da PETG poseduje dovoljnu krutost da zadrži oblik strukture i potencijalno izdrži opterećenje zemlje bez značajnijih deformacija. Istovremeno, materijal omogućava određeni stepen transformacije, odnosno podešavanje željene visine modela.
Prikaz radne makete Yoshimura paterna od PETG materijala nakon savijanja
Prikaz radne makete Yoshimura paterna od PETG materijala nakon savijanja
Na samom kraju može se zaključiti da se PETG materijal, pored konstruktivnih karakteristika, dobro pokazao i u estetskom smislu. Njegova poluprovidna površina omogućava blago prelamanje svetlosti i stvaranje blagih refleksija, što doprinosi vizuelnom kvalitetu modela.