استخدام تقنيات التكاثر الرقمي لتسريع تصميمات المفاهيم في مجال الهندسة المعمارية

وقد أعيد تشكيل النسيج الرقمي أساساً كيف يقترب المصممون من التصميم المفاهيمي، ونقل الانضباط من حقبة تهيمن عليها النماذج اليدوية، وبطء حلقات التعقيب إلى واحدة تحددها سرعة وضع النماذج وتجاربها، وتعتمد تقنيات مثل الطباعة 3D، وطاحنة الشركات عبر الوطنية، وقطع الليزر، والنسيج الآلي، وتسمح للمصممين بترجمة التصاميم الرقمية المعقدة إلى أجسام مادية في ساعات بدلاً من أيام.

دور التكاثر الرقمي في التصميم المفاهيمي

وقد تم تقييد التصميم المفاهيمي في الهيكل من الناحية التاريخية بالوقت والتكلفة اللازمين لإنتاج نماذج مادية، وقد أدت المطبوعات المعتمدة على كتل الرغاوي، والآلات الورقية، وكميات الخشب المقطوعة يدوياً، إلى تقييم عدد الزوايا الجاهزة التي يمكن أن يستكملها الفريق بصورة واقعية خلال مراحل المشروع الأولى، كما أن الاختلاط الرقمي الذي يُنشأ في " رينو " ، أو " غرايت " .

تسارع دورات التكرار

إن تصميمات التكرار، وتصنيعها، وتقييمها، وصقلها، هو محرك التقدم الإبداعي في البنية، وبدون اختلاق رقمي، يمكن أن تستغرق كل دورة أياماً أو أسابيع، حيث يمكن أن ينتج يوم واحد ثلاثة أو أربعة نماذج مادية، وهذه السرعة قيمة بصفة خاصة أثناء المراحل المفاهيمية المبكرة، عندما تكون الأفكار دقيقة، وتخفض تكلفة التصميم الرخيص والسريع للمنتجات الرقمية التي تشجع على اتباع أشكال أكثر تطرفة.

تقنيات التسعير الرقمي الرئيسية

وتجلب كل تكنولوجيا من تكنولوجيا التلفيق الرقمية نقاط قوة متميزة للتصميم المفاهيمي، ففهم هذه القدرات يتيح للمهندسين المعماريين اختيار الأداة المناسبة لتحد معين، سواء كان ذلك يعني إنتاج نموذج دراسة مفصل أو مجموعة كاملة من التفاصيل الهامة للوصلات.

الطباعة 3D

3D printing, or additive manufacturing, builds objects layer by layer from a digital model. In structure, it is used extensively for small-scale study models, site context models, and complex geometries that would be impossible to craft by hand. Fused deposition modeling (FDM) printers, which extrude thermoplastic filaments, are common in structure or easy of use

CNC Milling

كما أن التحكم الرقمي بالحاسوب هو عملية تعاقدية تزيل فيها أداة الفرز الدوار مواد من كتلة صلبة لتكوين شكل مرغوب فيه، وفي الهندسة المتحركة للمركبات المتحركة والآلات المطحنة التي تستخدم عادة في الرغاوي والخشب واللدائن والمعادن غير الحديدية، وبالنسبة للنماذج المفاهيمية، فإن الرغاوي المتطورة للبوليوريثان هي أفضل من حيث يمكن أن تقطع بسرعة إلى أشكال مائل

قطع لازر

وتستعمل أجهزة إطفاء الضوء المركّزة لقطع أو غلاف مواد الورق مثل لوحات الحاسب، والكريليك، والخشب، والورق، وهذه التقنية من بين أسرع وأيسر أساليب الصنع الرقمية المتاحة لشركات الهندسة المعمارية، ويمكن أن ينتج جهاز لازر من مكوناته في دقائق، ثم يتجمع في نماذج ثلاثية الأبعاد.

التكاثر الآلي

:: الأسلحة الآلية، مثل الأسلحة من طراز ABB، أو KUKA، أو الأجهزة العالمية، إضافة بعد جديد إلى النسيج الرقمي من خلال التمكين من الحركة المتعددة الأكسجين، ومظاريف العمل الكبيرة، والقدرة على تبادل المؤثرات النهائية لمهام مختلفة، وفي التصميم المفاهيمي المعماري، تستخدم الآلات في قطع الرغاوي، أو الطاحنة الاصطناعية من أشكال كبيرة، أو التجزئة المضافية للتركيب

التكامل مع التصميم الموازي و BIM

ولا توجد نسيج رقمي في عزلة؛ وتتعدد قوتها عندما تقترن بأدوات تصميم شبه قياسية ونموذج معلومات البناء، كما أن البرامجيات شبه المتماثلة مثل جهاز " غرانسو " أو " دينامو " للتنقيط " لا تسمح للمهندسين المعماريين بتحديد متغيرات التصميم مثل حجم اللوحة أو التقلب الهيكلي، أو معرفة مدى تأثير التغييرات على النموذج الرقمي.

الاعتبارات المادية

:: هل يؤثر اختيار المواد اللازمة لنموذج التفريغ الرقمي تأثيرا مباشرا على سرعة التصاميم وتكلفتها وخياطةها، فالغلاف هو وزن خفيف، وسرعة إلى مطحن، وسهولة الحصول على الرمال، مما يجعله مثاليا لدراسات التدليك المبكر، كما أن المواد المشابهة للجهاز المركب والجهاز المزود بالليزر، يجب أن تتدهور بمرور الوقت، ولا يمكن أن تصمد أمام المناظر في نماذج مؤثرة.

التكلفة وإمكانية الوصول

وقد انخفضت تكلفة معدات الصنع الرقمية انخفاضا كبيرا خلال العقد الماضي، ويمكن شراء طابعات من طراز FDM 3D على مستوى المؤسسة بأقل من 000 1 دولار، بينما تبدأ أجهزة خفض النسيج من الحاسوب المكتبي بحوالي 000 2 دولار، كما أن أجهزة توجيه الأجهزة المحمولة على شكل وحدات عسكرية صناعية ذات طابع آلي كبير لا تزال باهظة التكلفة، حيث تصل شركات كثيرة إلى 000 200 دولار، بينما تصل شركات كثيرة إليها من خلال مختبرات الصنع المشتركة، أو النسيجات اليدوية.

دراسات حالة في الممارسة العملية

ظهـا حديد مهندسو المهندسين - مركز حيدر علييف

وكان محفوظات زعها حديد من أوائل معتمدي النسيج الرقمي للتصميم المفاهيمي، وأثناء تطوير مركز حيدر علييف في باكو، أنتج الفريق عشرات من النماذج ذات الطابع الثالث والذخيرة التي وضعتها لجنة التفاوض الحكومية الدولية لدراسة السوائل المتدفقة التي تحدد شكل المبنى، وقد أتاحت هذه النماذج الأولية للمهندسين المعماريين اختبار مدى انعكاس الضوء للقذائف الرقمية المعطوبة وكيفية قراءة الاستمرارية للمبنى.

جامعة ستوتغارت - جناح البحوث التابع للرابطة الدولية للمرضى/المؤسسة الدولية للبحيرات

وقد أثبت معهد التصميم الحاسوبي ومعهد هياكل البناء والتصميم الهيكلي في جامعة ستوتغارت أنهما قد استخدما تركيبات آلية للصور المفاهيمية، وأنهما مناظرهما البحثية التي بنيت بالكامل باستخدام الريح الآلي، والطاحنة، والتجمع، هما مثالان للاختبارات الكاملة لمنطقات الوزن الهيكلي الجديدة.

التحديات والحدود

وعلى الرغم من إمكانياته التحويلية، فإن الاختلاق الرقمي ليس بدون تحديات، إذ أن الاستثمار الأولي في رأس المال من أجل المعدات العالية الجودة يمكن أن يكون باهظا بالنسبة للشركات الصغيرة، كما أن الخبرة التقنية لا تحتاج إلى تشغيل الآلات فحسب بل أيضاً لإعداد نماذج رقمية سليمة للتسامح القائم على الصنع، ومسارات الأدوات، وتقلص المواد.

الاتجاهات المستقبلية

As ahead, digital fabrication in conceptual design will continue to evolution. Machine learning algorithms are beginning to optimize fabrication toolpaths and material layouts, reducing waste and production time. Augmented reality (AR) and virtual reality (VR) are being combined with digital fabrication to allow architects to overlay physical prototypes with digital data, such as structural analysis or lighting simulation

خاتمة

فتقنيات الاختلاق الرقمية قد عجلت بخطى التصميم المفاهيمي في الهيكل، فبمضاعفة الوقت بين النموذج الرقمي والنموذج المادي، فإنها تتيح عملية تكرارية وتجريبية لم تكن في السابق مستحيلة في إطار قيود نمطية على المشاريع، أما الوصلات المعمارية التي تشمل الطباعة 3D، وطاحنة الشركات الوطنية المركزية، وقطع اللازر، والنسيج الآلي، فهي لا تكتسب الآن ميزة تنافسية: فهي قادرة على استكشاف خيارات أكثر، والاتصال بفعالية أكبر مع العملاء، وتسريع، وتقييد التصميم الرقمي.