Um edifício, um detalhe

Nas últimas décadas alguns sistemas generativos clássicos foram estudados e implementados com o auxílio da computação, permitindo aos arquitetos projetarem formas mais complexas. A produção destas formas é possível com os novos métodos de fabricação (todo tipo de maquinário), os quais são aplicados também na construção. O arquiteto Pieter Schreurs, do escritório ONL, explica o uso de projeto paramétrico e como eles produzem formas arquitetônicas complexas. ONL foi fundado e é dirigido pelo arquiteto Kas Oosterhuis e a artista visual Ilona Lénárd. Eles projetam usando projeto computacional como uma ferramenta exploratória. Essa entrevista foi gravada na sede do ONL em Rotterdam, em 04 de maio de 2015.

Nessa conversa sobre fabricação digital e formas complexas Pieter fala sobre o seu processo de projeto e o processo de manufatura da arquitetura contemporânea. Quando ele explica sobre o projeto A2 cockpit, ele enfatiza a importância de arquitetos terem habilidades de programação, caso contrário seria impossível, por exemplo, desenhar mais de dez mil elementos a mão. É um grande desafio para professores de arquitetura pensar em como a arquitetura deve ser ensinada neste cenário.

Os arquitetos precisam ter um diálogo aberto com a indústria que irá fabricar seus projetos. Nesta abordagem contemporânea, explicada por Pieter, arquitetos também tem que ser capazes de controlar as máquinas e comunicar seus projetos para a indústria. No começo pode ser uma tarefa árdua, pois as máquinas têm sido usadas de maneira tradicional por muitos anos. Por outro lado novas empresas estão surgindo para ajudar os arquitetos na produção de formas complexas, e alguns escritórios de arquitetura estão formando seus grupos de especialistas para lidar com a complexidade.

A implementação de um projeto inteiramente paramétrico não é uma tarefa fácil, demanda dos arquitetos novas habilidades, novos conhecimentos e novas métodos de projeto. Apensar de alguns escritórios como ONL há terem implementado essa abordagem contemporânea de projeto por muitos anos, projeto computacional ainda não é uma disciplina comum. Se arquitetos precisam aprender novas habilidades hoje em dia, é importante discutir o que precisa ser alterado na formação em arquitetura.

Maycon Sedrez: Olá Pieter, minha primeira questão seria: vocês já usaram recursão ou um sistema generativo no processo de projeto?

Pieter Schreurs: Bem, isso depende em como você aborda o projeto generativo, em como você olha para isso. Eu quero dizer, vários dos nossos projetos são baseados em, vamos dizer, tecnologias swarming, no qual você tem nós individuais no espaço que definem a posição dos elementos arquitetônicos na forma como um todo ou o corpo do edifício. Eles são parte de um sistema unificado e informam entre si suas posições relativas e o sistema estrutural e de fechamento são gerados baseados nesses nós. Nesse sentido a nuvem de pontos forma a base do projeto arquitetônico, e tudo é gerado a partir dela. Então nossos projetos são sempre construídos em uma certa lógica que cria um sistema integrado, com o que nós começamos fazendo a forma ou o que define a forma completa do edifício, então todos os componentes são gerados baseados na mesma lógica. Nós temos diversos exemplos, e eu acho que o melhor deles é o A2 cockpit em Utrecht ao longo da rodovia A2.

Nós projetamos a forma geral do corpo do edifício e nessa forma nós geramos a nuvem de pontos, no qual nós geramos o sistema estrutural e de fechamento que é completamente integrado e suporta totalmente as cargas. Não é que usamos um projeto generativo para projetar espaços ou fazer espaços, mas nós usamos sistemas generativos para criar nosso sistema estrutural e detalhes paramétricos, o que nos permite fazer isso e integrar o projeto dinamicamente a edifícios com o corpo de formas complexas, baseado num sistema integrado com sua própria lógica interna.

MS: Então é também paramétrico? Você pode mudar a forma do edifício parametricamente?

PS: É totalmente paramétrico. Em nossos projetos o ponto de início é sempre um processo de projeto paramétrico. Então nós sempre fazemos um sistema paramétrico com o qual começamos a projetar, no qual nós incorporamos nosso partido e nossa lógica. Isso nos permite sempre adaptar a circunstâncias locais e observar as consequências das nossas decisões de projeto.

MS: Então a complexidade do projeto é na realidade o resultado desta informação que você usa como dado de entrada para a nuvem de pontos, ou informação que você coleta do local.

PS: Não é bem que nosso projeto é generativo nesse sentido. Nós nos vemos como arquitetos, então nós projetamos uma certa forma ou corpo do edifício. Nós usamos ferramentas digitais e scripting para informar nosso projeto e permitir uma complexidade rica e liberdade de projeto, enquanto integramos todas as condicionantes. Nós temos, claro, pensamentos e ideias sobre o porquê e como as coisas funcionam de um jeito ou de outro. Mas nós criamos um sistema que incorpora todos esses diferentes tipos de informação que acomoda para este tipo de projeto, para esta forma. Então, na realidade você pode ver de uma maneira que nós criamos um sistema que permite certa liberdade de projeto da nossa própria perspectiva. Em nossa abordagem do projeto nós usamos o conceito de linhas de força, semelhante ao desenho de carcaças de veículos, para modelar e simplificar o corpo do edifício, ou uma barreira de som, ou uma parede de escala, todos esses diferentes tipos de produtos e construções.

MS: Que programa vocês usam?

PS: No momento nós usamos muito Rhino e Grasshopper. É claro fácil de usar, facilmente acessível. Nós usamos um monte de diferentes ferramentas durante o tempo que o escritório existe. Nós usamos programação em Python também. Realmente depende no projeto específico e nos requisitos. Nós usamos Pro/Engineer e este tipo de ferramentas paramétricas para engenharia, pois elas são muito precisas, as medidas e a geometria são muito precisas, o que nos ajuda a controlar a produção da geometria. Mas nós usamos AutoCAD também para projeto paramétrico, com rotinas AutoLISP para gerar este tipo de nuvem de pontos ou lógicas e gerar todo tipo de diferentes elementos para produção. Nós também usamos ferramentas como processing ou às vezes códigos .net, como C# ou Java para realmente fazer nosso próprio programa exclusivo para realizar certas rotinas.

MS: É bastante computacional. Vocês fazer modelos físicos?

PS: Dificilmente. É muito, muito digital. Nós temos um modo de trabalho digital, eu quero dizer, claro que nós usamos croquis nas fases iniciais do projeto. Mas nós tentamos, o quanto antes, começar a usar as ferramentas digitais disponíveis e implementar e pensar sobre o processo completamente integrado. Também sermos capazes de quantificar e controlar os parâmetros disponíveis o quanto antes. Um dos elementos chave na nossa estratégia de projeto é integrar o máximo de informação, mas também o máximo de diferentes atores ou fatores que influenciam o processo de construção o mais cedo possível no processo. O que nós, em nossos projetos, estamos tentando fazer é criar uma plataforma no qual nós somos capazes de logo no começo, trabalhar em conjunto com, por exemplo, os especialistas de construção, os engenheiros, os especialistas em conforto ambiental/térmico. Trabalhando em um ambiente digital e incorporando todos esses diferentes fatores logo na primeira fase do projeto. Tentando entender quais são as relações paramétricas entre esses elementos e então criar um modelo que você pode começar a moldar.

 

MS: Isso é interessante, pois eu gostaria de perguntar o que você pode falar sobre a fabricação de formas complexas. Alguns arquitetos pensam na fabricação e em como resolver as partes após terminarem o projeto. Vocês pensam logo no início? Como vocês integram a fabricação?

PS: Todos os nossos projetos são sobre produção file-to-factory, então nós integramos o pensamento sobre o processo de produção logo nas primeiras etapas do projeto. Eu diria que é essencial, se você quer criar formas mais complexas e geometrias diferentes. Para criar certa quantidade de liberdade com a margem da sua comissão, você deve entender e controlar o processo produtivo. Nós vamos bastante longe, de tal forma que nós basicamente atravessamos a cadeia de produção regular de um edifício, no qual nós realmente controlamos as máquinas e o processo logístico diretamente dos nossos modelos com o qual o edifício é projetado. Então, eu posso mostrar algumas imagens que ajudam a entender. Por exemplo, para o A2 cockpit o que nós fizemos foi um modelo 3D e nós geramos todos os diferentes componentes que são únicos em tamanho e formato e variáveis por todo o edifício. É uma faixa de barreira de som de 2,5km e integrado a isso existe uma loja de carros de luxo, onde o volume infla no meio da trajetória.

Existe uma transição suave da barreira de som para a loja de carros. Cada parte ao longo do projeto é diferente, então continuamente muda e cada elemento é diferente. Não há outro modo senão controlar o processo produtivo para fazer isso possível. Não há outro modo que você pode criar esse tipo de variação e fluidez com processos tradicionais, onde alguém tem que desenhar, vamos dizer, dez mil elementos mais ou menos. Nós tivemos que definir uma cadeia completa do desenho para o local de produção ser capaz de fabricar isto. Então nós diretamente geramos a informação para as máquinas de corte CNC para produzir todas barras de metal e nós.

Basicamente você tem uma longa barreira de som que infla e se torna essa loja de carros. Toda a complexidade da geometria é na realidade concentrada nos nós, todos os demais elementos são todos de comprimento diferentes, mas padronizados, de certa maneira eles são... retos.

MS: Similares?

PS: Eles são todos únicos. A lógica é sempre similar inclusive para os nós. Há um detalhe paramétrico basicamente que permitem todos os tipos de ângulos diferentes, então acomoda todas as diferentes posições e variáveis. Uma das frases que usamos é: “Um edifício, um detalhe”, então basicamente você projeta um detalhe paramétrico que permite adaptar as circunstâncias necessárias e ao ponto exato no edifício. Nós temos um único envelope que muda se for uma cobertura, uma lateral, uma parece ou um piso, mas basicamente é o mesmo detalhe. Então nós podemos rotacionar e acomodar todas essas mudanças, e isto é o que fizemos aqui. Os nós seguem todos os mesmos princípios, mas todos os ângulos são sempre diferentes.

MS: E sobre o vidro, as peças são do mesmo tamanho?

PS: Elas são todas diferentes.

MS: Elas são planas?

PS: Sim. Se a trama for boa você ainda consegue uma forma e sensação de curva suave. E também tem a ver com o orçamento da obra, tornando possível realizar. Pois vidro curvo é caro e complexo para ser feito. Há também o pensamento sobre qual tipo de projeto você quer alcançar, qual resultado você está buscando e controlar e saber o que é possível com os métodos de produção. Você não cria um projeto totalmente maluco em 3D e então você tem que usar vidro curvo tornando muito caro. Você acha um método que se encaixa em um orçamento de obra regular. Esse tipo de edifício que nós fazemos sempre se mantém em um orçamento rigoroso e fica dentro das restrições da comissão. Basicamente o objetivo é sempre ter certeza que você, em todas as fases, controla os seus parâmetros, o que é também o orçamento do edifício. Você não sai projetando no Rhino e então no final do processo de projeto você diz: ok agora outra pessoa resolve todos os problemas e meio que jogar o problema por cima da cerca... Pois assim você terá orçamentos excessivos e os custos fogem do controle. Isso é o que vem na mente das pessoas quando eles pensam em arquitetura e formas complexas; você não estaria criando um projeto complexo, mas um projeto complicado.

MS: Eu li um artigo do professor Oosterhuis, ele fala sobre a abordagem “prática experimental”. Vocês têm uma equipe de pesquisa ou vocês estão trabalhando com a universidade?

PS: Kas é o proprietário do escritório e ele é também um professor na TU Delft, na qual ele possui um grupo de pesquisa, Hyperbody. Há é claro alguma troca, onde eles fazem muito sobre ambientes interativos, projeto generativo também, olhando para novos métodos ou possibilidades de espaços de arquitetura interativos, e também sistemas adaptativos. Isso é basicamente a pesquisa que é feita lá.

MS: Ele traz essa experiência para o escritório.

PS: Sim. Na realidade nós fazemos pesquisa em cada projeto, pois nós continuamente desenvolvemos novas estratégias para permitir que possamos construir o que quisermos. Isso é a maneira que usamos essas ferramentas digitais; basicamente nós começamos a programar para permitir certa liberdade no projeto e para criar as possibilidades de fazer formas complexas e diferentes. Trata-se de repensar sobre o processo e então desenvolver novos métodos de produção. Como no projeto A2 cockpit nós desenhamos essa nuvem de pontos, nós criamos um script no qual criaria a geometria e você obtém toda a informação gerada pelo código. Você pega todas as medidas de comprimentos, todos os elementos e então você adota um processo de produção digital existente. Todas as ferramentas que nós usamos já estão disponíveis nas indústrias. A única coisa é que eles usam de maneira diferente, nós controlamos de uma maneira diferente. Muitas dessas máquinas CNC são manualmente controladas, tem uma pessoa digitando o número do raio para dobrar, comprimentos dos elementos ou o que quer que seja. Nesse ponto nós dissemos: nós geramos todos os dados e nós colocamos diretamente na máquina e você pode criar uma maneira de manufatura completamente diferente. Então você pode fazer cada elemento diferente, pois não tem uma pessoa que precisará digitar números. Você pode fazer isso em cada iteração e então você pode fazer um projeto totalmente de formas livres.

MS: O tempo e o dinheiro que você gasta é praticamente o mesmo para produzir as peças...

PS: Essa é a ideia que eu estava falando anteriormente, você pode ultrapassar a cadeia desse processo tradicional de construção, você pode começar a controlar a produção do seu ambiente digital. Isso permite você construir projetos complexos, dentro de um orçamento padronizado, nesse sentido é um modelo padronizado da indústria da construção existente.

MS: Nas figuras que você mostrou, existem números ou marcações controladas pelo programa?

PS: Basicamente, nós pensamos que não deve haver nenhuma intervenção manual. Do seu arquivo de projeto, do ambiente digital que você trabalha até o local da obra, não deve haver intervenção manual. Nesse ponto você pode ter uma montagem como se fosse uma estrutura Lego, algo assim, você apenas conecta os números certos. Isso tende a funcionar muito bem.

MS: Eles têm algum problema ou dificuldade para montar?

PS: Dificilmente. Você também reduz o tempo de obra com este tipo de coisa, pois você tem um sistema retilíneo de montar toda a sua estrutura. Você tem certeza que terá as peças certas e conectadas. Isso irá formar a sua forma complexa, sua geometria completa.

MS: Vocês têm, na Holanda, parceiros para usar as máquinas CNC? É difícil fazer essa parceria com a indústria que nunca produziu trabalhos de arquitetura?

 

PS: Eu acho que existe um certo limiar. Você tem que ganhar a confiança do produtor, que você é um arquiteto que é capaz de controlar esse tipo de dados e dar a eles a informação correta para que eles possam diretamente produzir as formas. No momento que você estabelece isso então é muito fácil fazer esse tipo de cooperação. Na Holanda existem algumas empresas que possuem esse tipo de maquinário disponível e talvez eles não saibam como explorar todo o potencial, mas eles têm em suas fábricas.  Quando você tem acesso a isso e consegue envolvê-los logo nas fases iniciais do processo, você ganha confiança e segurança de ambos os lados. Então você pode começar a estabelecer esse tipo de processo produtivo, mas é extremamente crucial envolvê-los o quanto antes para ter essa troca e também uma compreensão do processo produtivo. O que é possível na linha de produção define muito os parâmetros no seu sistema. É importante envolvê-los da maneira certa e essa é a única forma de ser capaz de manipular o processo. Então você sabe que pode fazer algo que é edificável com o quadro que você tem. Nós criamos muitos aplicativos customizados também dentro do Grasshopper, nós criamos muitos scripts e programação em módulos que permitem a troca de dados e tem uma conexão direta. Mas nós sempre tentamos olhar para a forma mais simples de comunicação de dados, então o processo se torna bastante leve e você comunica somente o que é necessário. No final para a parede de escalada o que nós comunicamos é apenas um arquivo de texto descrevendo as coordenadas e ângulos, e isso alimenta o G-code da máquina, há uma pequena conversão, mas você não alimenta a geometria completa definida em um programa como AutoCAD ou Rhino.

MS: Vocês já usaram tecnologia de impressão 3D para um edifício?

PS: Não. É difícil. Tem um grande salto do corrente estado da impressão e manufatura aditiva para se ter a produção de elementos de alto nível de qualidade. Você pode ter uma impressora 3D, você pode ter na sua casa, mas a questão é: que tipo de produto você pode fazer com ela? É muito limitado no momento, pois a tecnologia não é tão avançada para fazer produtos de alto acabamento. Isso é uma das questões principais e também a transferência disso para o processo construtivo e para estruturas de construção de verdade; pois basicamente é muito difícil obter resistência suficiente e obter um bom acabamento. Nós estamos experimentando em diferentes níveis com isso, mas é muito difícil chegar a um nível que seja praticável. Também, se você comparar o tempo de produção que consome para imprimir é expressivo. Meu colega Gijs Joosen fez uma palestra um tempo atrás; ele comparou o tempo que levaria para fazer o edifício A2 cockpit, para fazer a geometria complexa dos nós. Levaria 9375 dias, em vez dos 13 utilizados e custaria €$ 40.500.000,00 em vez de €$ 135.000,00 se eles imprimissem em aço em vez da construção em aço com a produção file-to-factory. É interessante também olhar para a impressão 3D que você pode fazer o seu nó customizado, e fazer realmente ornamental. Isso pode trazer para outro nível a ideia de que o detalhe se torna um ornamento arquitetônico. Pode se tornar completamente projetado de propósito, há apenas material onde é necessário para guiar as forças e conectar os diferentes elementos.

Há uma grande lacuna para ser transpassada do uso de métodos construtivos que realmente já existem e você os adapta começando a controlá-los digitalmente. Tendo os níveis dos métodos produtivos existentes ou usando elementos de manufatura aditiva e adaptando-os de alguma maneira. Isso requer uma lógica de pensamento diferente. Existe um grande potencial nos métodos já existentes assim que você perceber que pode começar a repensá-los. Não se trata de reinventar a roda. O método de produção atual é muito mais sobre a reinvenção do processo.

MS: Essa é uma excelente resposta. Eu particularmente também acredito que temos um longo caminho até que a tecnologia 3D se torne mais barata e disponível para construção.

PS: Ainda assim, é questionável se seria possível reduzir o tempo de fabricação. Para ter certeza que você terá a facilidade e o equipamento de produção que você teria em outros métodos de produção digitais. Também nessa comparação, esses nós e a estrutura foram feitos em 30 dias e se você imprimir em aço isso seriam quase 10.000 dias. Esse tipo de diferença de tempo é uma lacuna é que dificilmente superável. É muito mais interessante criar um caminho de abertura do processo de produção industrial e fazer isso acessível digitalmente, e controlável digitalmente. Então você pode na realidade começar a projetar formas livres, seus diferentes tipos de projeto, e você até permite o usuário final a projetar com métodos de produção industrial de alto nível. Em vez de distribuir impressoras 3D para todo mundo e permitir que eles projetem coisas de plástico. Então isso é o que estamos desenvolvendo agora, algo como um tipo de produto. Nós temos diversos projetos no momento, mas nós fazemos mais projetos do tipo produto. Nós fizemos esse sistema de paredes de escalada, por exemplo, o qual eu estou bastante envolvido.

Basicamente, nós fizemos um aplicativo no qual você pode projetar sua própria parede de escalada e isso é conectado com todo um processamento canalizado no Grasshopper com o qual nós criamos toda a geometria para produção. Então nós podemos na realidade sentar com a pessoa que quer ter uma parede de escalada, rodar um script e nós temos um ambiente de projeto que gera diretamente ângulos e formas das superfícies. Você tem uma visão 3D total do que você está fazendo e também lhe dá a geração dos elementos, se eles estão corretos e se você tem o ângulo certo e se eles são comportados pelo sistema até a produção, então os parâmetros são incorporados nisso. Você pode começar mudando o sistema de paredes e com esse aplicativo a pessoa pode fazer em casa ou com um iPad, e então mandar para nós e começamos o trabalho e diretamente fazemos um projeto realizável. Você cria uma casca 3D completamente autoportante; é totalmente manufaturado digitalmente e entregue no local. A única coisa que você tem que fazer é montar as peças e você tem uma forma 3D.

MS: Você falou um pouco sobre ornamento. Você acha que nos tecnologias podem trazer um novo tipo de ornamento ou estética?

PS: Sim. Como eu vejo, não deve se tornar algo aditivo. Quando se torna uma estratégia integrada então eu penso que realmente se torna esteticamente prazeroso, o detalhe se torna o ornamento. Por exemplo, no projeto A2 cockpit ou talvez na parede de escalada a estrutura completamente integrada se torna uma estética, se torna o ornamento. O detalhe ou o projeto se torna o ornamento. Esse é o lado de trás da parede de escalada, mas tem uma estética muito interessante. Isso também é muito diferente da maneira que abordamos em relação a outros escritórios, no qual o ornamento frequentemente se torna uma sobreposição ou adição. Claro, técnicas digitais permitem que você faça isso, mas então é meramente funcional como uma camada de fachada ou um vestido. A completa integração disso, o detalhe se torna o ornamento em si mesmo e você tem uma estética completamente integrada bem como em termos de estrutura do envelope. O edifício inteiro se começa a se tornar um único projeto fluido e integrado.

Pieter Schreurs

Mestre em Arquitetura pela Universidade de Delft, é arquiteto e engenheiro BIM, especializado em projeto paramétrico, BIM (Building Information Modelling) e soluções de projeto integradas, desde as primeiras fases do processo de projeto. Trabalha como arquiteto para ONL – Oosterhuis_Lénárd.

Maycon Sedrez

Doutorando do programa Arquitetura, Tecnologia e Cidade da Universidade de Campinas – Brasil – pesquisando sobre Complexidade e Arquitetura. Em 2015, ele fez um estágio de pesquisa na Universidade de Eindhoven – Holanda – com bolsa Ciências sem Fronteiras. O autor agradece ao CNPq (Processo 2032067/2014-1) e à FAPESP (Processo 2014/13572-5).