Saša Jokić gradi budućnost arhitekture — upoznajte njegove robote građevinare

Nije novost da 3D štampa ulazi na velika vrata — možemo da štampamo igračke i makete, bioničke delove tela, garderobu, a odnedavno i matične ploče i meso (da, meso). Sledeći korak u 3D štampi je i štampanje predmeta velikih dimenzija, od čega su najočiglednije kuće. Osnovni problem je što za štampanje objekata postoje dve opcije — ili štampač mora biti veći od objekta koji se štampa ili se objekat sastavlja u delovima.

Beograđanin Saša Jokić je zajedno sa svojim partnerom osmislio prvi 3D štampač koji može da štampa znatno veće objekte od sebe i time privukao veliku pažnju na tržištu robotike i 3D štampanja. Koliko su orijentisani na inovacije se vidi iz još jednog izuma, štampača koji prkosi gravitaciji i ne treba mu nikakav oslon za najrazličitije oblike.

Saša je 30-ogodišnjak i završio je Arhitektonski fakultet Univerziteta u Beogradu i Master studije u Barseloni na IAAC Institutu, gde je prvi put počeo da se bavi primenom 3D štampača i robotike u arhitekturi. Arhitekte su početkom 21. veka počele da intenzivno koriste računare za crtanje i vizualizacije zgrada, a vremenom i programske jezike za kreiranje objekata, kalkulišući mnogo više parametara nego ranije. Tako je nastala digitalna (ili parametrička) arhitektura.

Problem digitalno generisane arhitektonske forme jeste taj što je previše komplikovana i preskupa za izvođenje pomoću tradicionalnih tehnika i materijala, dok robotika i 3D štampa u kombinaciji omogućavaju mnogo efikasniju fabrikaciju.

Tehnologija je oduvek menjala i bila deo arhitekture, u vremenu kada broj tehnoloških inovacija dostiže svoj vrhunac, neminovno je da robotika bude sledeći veliki korak u evoluciji građevinske industrije.

U suštini, spajanjem dizajna i robotike u jednu disciplinu arhitektura više nije proizvoljna i apstraktna vec postaje merljiva i precizna.

Projekti Saše i Petra, njegovog kolege sa master studija, izlagani su na brojnim velikim izložbama iz sveta novih tehnologija i dizajna (London Design Museum, Barcelona Dhub, ETH Zurich Fabricate Conference, 3D Printing Show London), a svoj rad predstavljali su i na na prestižnim fakultetima poput MIT-a.

3D štampa = revolucija u arhitekturi

Trenutno postoji nekoliko kompanija koje se komercijalno bave robotičkim fabrikacijama u građevini, uglavnom prozvodnjom malih serija fasadnih panela i sličnih elemenata, koristeći lasersko sečenje ili 3D duborez. Mnogi u ovome vide veliko tržište i veliki broj projekata je u procesu istraživanja i razvoja gde tek trebaju da pronađu implementacije u stvarnom svetu.

Za upotrebu robota u procesu gradnje potrebno je napraviti prozivod koji ne samo da bi zamenio ljude i automatizovao proces, već i bio jeftiniji od angažovanja ljudi. Izazov sa proizvodima koji tek izađu iz faze istraživanja i razvoja je to što su po pravilu skupi u prvim godinama korišćenja.

Implementacija robota pokrenuće revoluciju u načinu kako gradimo i dizajniramo arhitekturu slično poput pronalaska lifta, betona ili čelika.

Dizajniranje i oblikovanje zgrada će biti mnogo personalizovanije i prilagođeno potrebama krajnjeg korisnika upotrebom inovativnih CAD softvera za modelovanje i animacije.

Dok će tehnološki razvoj građevinskih mašina obezbediti alate pomoću kojih će se fabrikovati mnogo efikasnije u pogledu detalja, vremena i cene. Takav pristup omogućiće da i objekti poput malih privatnih kuća budu inovativni i estetski jedinstveni.

Minibuilders — štampač iz više delova

Mašine će biti mali mobilni roboti poput letećih dronova koji danas postaju sve popularniji, koji imaju mogućnost da sinhronizovano rade različite aplikacije na istom zadatku, u isto vreme, u velikom broju.

Ovaj koncept je mnogo efikasniji od postojećih istraživanja kada se implementiraju velike mašine koje su preskupe da se transportuju i montiraju na određenu lokaciju i pritom uvek moraju biti veće od samog objekta.

Ovu viziju o malim robotima Saša je pretočio u stvarnost kroz svoj projekat Minibuilders, skup više štampača koji su svi međusobno povezani i koji uspevaju da štampaju objekte znatno veće od sebe.

U prvom demo projektu koji su predstavili u Muzeju dizajna Barseloni proizveli su 4 mini robota sa različitim dizajnom i funkcijama koji kao porodica u koordinaciji fabrikuju jednu celovitu strukturu. Prvi robot nazvan je Foundation robot, i on pravi prvih 15 slojeva, koji predstavljaju temelj finalne strukture. Senzori koji su ugrađeni u ovaj robot kontrolišu kretanje i pomažu lociranje.

Ostatak objekta je fabrikovan drugim, Grip Robotom, koji ima sposobnost kačenja na već odštampane temelje pomoću četiri rolera. Ovaj robot se sastoji od tri osnovna dela, okvira koji nosi stopala robota i nosača raspršivača materijala. Nosač je minijaturna CNC mašina koja pomera raspršivač nezavisno od okvira što omogućava štampaču da nanese nove slojeve nezavisno od pozicije robota.

Jedno od glavnih ograničenja današnjih 3D štampača je povezano sa orijentacijom smera slojeva materijala, a ovaj problem rešava treći, Vacuum Robot. On ima specijalno dizajnirani vakuum sistem koji mu omogućava da se kreće po svim površinama, čak i po plafonu i slobodno nanosi novi materijal.

Četvrti robot je automatizovana platfroma koja precizno prati kretanje robota i snadbeva ih materijalom i energijom.

Koncept Minibuilders je mnogo više od ova četiri robota koja smo do sad predstavili; to je svaki robot za sebe u građevinarstvu koji može da pravi strukture veće od sebe.

Mi smo trenutno u fazi kada radimo na izradi novih mini robota i pronalasku njihove primene u procesu gradnje. Naš cilj je da imamo proizvod koji će pronaći svoju ulogu u već postojećoj građevinskoj industriji kao i da zamenimo ljude u poslovima gde su roboti efikasniji.

Mataerial — 3D štampa koja prkosi gravitaciji

Kao što i samo ime projekta govori, tajna je u materijalu u kom se štampa. Mataerial je, kako kaže Saša, radikalno novi način štampe koji omogućava 3D štampanje na bilo kojoj površini, bez obzira na ugao štampe ili (ne)glatkoću. To znači da ovaj štampač može da se bori sa gravitacijom dok štampa — i da pobeđuje.

Glavna inovacija koja ovo omogućava je termoset dvokomponentnog epokisida umesto termoplastike koja se koristi u postojećim 3D štampačima.

Mataerial projekat je bio eksperimentalnog karaktera ali zasigurno tvrdimo da je moguće sa ovim materijalom štampati komercijalne proizvode kao što su nameštaj, elementi enterijera i privremeni objekti.

Naravno, ovde je trenutno najveći problem cena materijala. Epoksid koji su koristili napravljen je u saradnji sa francuskom kompanijom Axson i troškovi su veliki s obzirom na to da materijal dolazi direktno iz laboratorije.

Inovacije → Biznis

Naša strategija se bazira na proizvodnji jednog celovitog robotičkog sistema spremnog za korišćenje u industriji, koji će obuhvatati više digitalnih alata i tehnika. Stoga će naši dosadašnji patenti i inovacije zasigurno biti dalje razvijani, ali smo mi primarno fokusirani na istraživanje novih solucija.

Saša trenutno pokreće svoj startap u oblasti robotike u građevinarstvu sa idejom da komercijalizuje ne samo velike 3D štampače, nego i druge inovativne robotičke sisteme koji mogu da dovedu do revolucije u procesu gradnje i promene izgled urbanih sredina.

Polazna tačka im je skraćivanje vremena gradnje, broja ljudi koji učestvuju u procesu, a samim tim i cene, uz uvođenje i lakšu implementaciju novih materijala.

Jako je bitno da se razvoj 3D štampača uključuje u inovacije na polju novih materijala — u suprotnom bi kvalitet gotovog objekta ostao isti.

Postoji mnogo mašina koje su dizajnirane tako da postavljaju cigle jedna na drugu ili sipaju cement sloj po sloj, slično kao što bi se to moglo uraditi rukom samo mnogo brže.

Međutim, potrebno je doneti inovacije i na drugim poljima, poput smanjenja utrošenog materijala, energetske efikasnosti, konstruktivnih karakateristika i estetskih efekata ugradnih materijala.

Zamislite betonski stub u kome je moguće kontrolisati poroznost (gustinu) u zavisnosti od konstruktivne karakteristike tog elementa. Bilo bi moguće uštedeti i do 30 % količine utrošenog materijala. Ta količina ne izgleda velika ukoliko se gleda mali blok, ali bi na nivou grada to bila značajna ušteda.

Saša se nada da će njegov startap biti deo nove budućnosti arhitekture.

Verujem da će u bližoj budućnosti umesto izolacije prozora, vrata i drugih komponenti naše kuće funkcionisati kao jedinstveno telo, poput organizama koje možemo naći u prirodi.

Zamislite da možete fabrikovati konstruktivni zid, a zatim promeniti sastav materijala i napraviti transparentan deo zida koji je ustvari prozor i da pritom imate mogućnost da napravite interaktivni zid jer je 3D štampanje električnih i mehaničkih komponenti već sad moguće.

Kada se krene sa razmišljanjima o primeni ovih robota, najveći izazov je iskontrolisati mašine da rade paralelno jedna sa drugim, a i sa ljudima tako da to bude precizno.

Istraživanja i patenti koje Saša i njegov partner imaju iza sebe su dobar početni korak na dugom i izazovnom putu, gde je nakon prototipa na redu veliki test funkcionisanja u realnosti.