El pabellón Solar Bytes, diseñado por Brian Peters, Profesor Asistente en la Universidad Kent State, es una estructura temporal que pone de relieve el potencial de las nuevas técnicas disponibles para hacer arquitectura: los brazos robóticos, la impresión 3D, las tecnologías inteligentes (sensores de luz) y las fuentes de energía renovables (energía solar).
Aprovechando la fuerza y el rango de movimiento de un brazo robótico, el pabellón fue impreso en tres dimensiones con una extrusora experimental, dando como resultado una estructura compuesta por 94 módulos únicos que captan energía durante el día y brillan durante la noche. Una vez finalizada su función inicial, los módulos de plástico que componen el pabellón serán completamente triturados y reutilizados en una nueva estructura.
Antecedentes
En la actualidad, varios arquitectos e ingenieros de todo el mundo están creando impresoras 3D de gran tamaño con el fin de producir estructuras a gran escala. A través de diversas técnicas, se ha logrado explorar con diferentes materiales, como hormigón, adobe, piedra artificial y plásticos. Al mismo tiempo, existe un enfoque emergente y alternativo a la arquitectura de impresión 3D que se inspira en el ladrillo. Las máquinas más pequeñas se utilizan para fabricar bloques de construcción que se ensamblan para formar una estructura más grande; técnica que ayudó a impulsar este proyecto de investigación.
Diseño
La forma general del pabellón sigue la forma de un arco de catenaria que se extruye para crear una bóveda de cañón. La bóveda es ligeramente "sesgada" de norte a sur para apoyar su estabilidad general. A continuación, la bóveda es orientada para seguir la trayectoria del sol, y se extiende de este a oeste para maximizar la exposición solar. El pabellón final se construye a partir de 94 módulos hexagonales únicos, cada uno con un dispositivo solar LED integrado. Los módulos fueron impresos en 3D con plástico translúcido, permitiendo que la estructura filtre la luz solar durante el día y entregue un brillo uniforme en la noche. El efecto de la luz se ve reforzado por el uso de juntas de milano que reducen la división visual entre cada módulo, creando una estructura ligera, visual y estructuralmente.
Fabricación
Los módulos impresos en 3D fueron fabricados de filamento de plástico de polipropileno, usando un extrusor de soldadura DOHLE, un Mini CS, el cual se adjuntó a un KUKA Agilus, utilizando un proceso de impresión estilo FDM. Los módulos se imprimieron con una extrusión continua.
Conexiones de Enclavamiento
Una de las características principales del diseño del pabellón fue el desarrollo de las juntas entre los módulos. La conexión se basa en una junta deslizante, donde cada uno de los seis lados de los módulos hexagonales tienen una conexión macho o hembra. Desde la parte inferior del pabellón se puede ver la geometría estructural del proyecto; el diseño de las articulaciones se convirtió en una característica de diseño en lugar de simplemente un detalle estructural. Estas juntas permiten un fácil montaje y desarmado del pabellón, el cual es ayudado por números únicos integrados en la base de cada módulo, indicando su posición dentro de la forma general.
Energía solar
El diseño del módulo incluye un dispositivo solar que se compone de un pequeño panel fotovoltaico, una batería recargable, una luz LED y un sensor de luz. Cada célula solar actúa independientemente, capturando y almacenando energía, dando lugar a un sistema autónomo que reacciona directamente a las condiciones solares. El pabellón va grabando en su memoria la exposición solar, la cual se refleja durante la noche. Por ejemplo, si está nublado por la mañana y claro durante la tarde, el lado este del pabellón se iluminará durante un período de tiempo más corto que el lado oeste, lo que refleja las condiciones ambientales.
La próxima fase del proyecto consiste en triturar los módulos en pequeñas bolitas para luego alimentar una extrusora que imprime con plástico reciclado. La intención es reciclar el pabellón para generar una nueva estructura impresa en 3D con el mismo plástico.
Proyecto: Solar Bytes Pavilion
Año: 2014
Ubicación: Cleveland, Ohio, Estados Unidos
Diseñador: Brian Peters, Profesor Asistente en la Universidad Kent State, Design.Lab.Workshop
Partners de Proyecto: HAPCO Inc., BAK Thermoplastic Welding Technology y Dohle Extrusion
Fabricación: Robotic Fabrication Lab (RFAB) en el College of Architecture and Environmental Design
