UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo
MÁRCIA ANAF WAGNER
SISTEMA PARA O DESENVOLVIMENTO DE
GEOMETRIAS METAMÓRFICAS COM BASE NO
“TRANSFORMABLE DESIGN” DE CHUCK HOBERMAN
CAMPINAS 2019
MÁRCIA ANAF WAGNER
SISTEMA PARA O DESENVOLVIMENTO DE
GEOMETRIAS METAMÓRFICAS COM BASE NO
“TRANSFORMABLE DESIGN” DE CHUCK HOBERMAN
Tese de Doutorado apresentada a Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp, para obtenção do título de Doutora em Arquitetura, Tecnologia e Cidade na área de Arquitetura, Tecnologia e Cidade.
Orientadora: Profa. Dra. Ana Lucia Nogueira de Camargo Harris ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA
TESE DEFENDIDA PELA ALUNA MÁRCIA ANAF WAGER E ORIENTADA PELA PROFA. DRA. ANA LUCIA NOGUEIRA DE CAMARGO HARRIS. ASSINATURA DO ORIENTADOR(A) __________________________________________________________ CAMPINAS 2019
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E
URBANISMO
SISTEMA PARA O DESENVOLVIMENTO DE
GEOMETRIAS METAMÓRFICAS COM BASE NO
“TRANSFORMABLE DESIGN” DE CHUCK HOBERMAN
Márcia Anaf Wagner
Tese de Doutorado aprovada pela Banca Examinadora, constituída por:
Profa. Dra. Ana Lucia Nogueira de Camargo Harris Presidente e Orientadora
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / UNICAMP Prof. Dr. Wilson Florio
Instituto de Artes / UNICAMP Prof. Dr. Paulo Eduardo Fonseca de Campos Faculdade de Arquitetura e Urbanismo / USP
Prof. Dr. Gonçalo Castro Henriques
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo/ UFRJ Profa. Dra. Regina Coeli Ruschel
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / UNICAMP
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no SIGA/ Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria do Programa da Unidade.
Dedico este trabalho a Rogério Wagner
A minha orientadora Ana Lucia Nogueira de Camargo Harris pela confiança em mim depositada durante todos esses anos, pelo incentivo, dedicação e disponibilidade que muito contribuíram para o meu desenvolvimento pessoal e profissional.
A todos os professores, pela qualidade das disciplinas e das aulas durante o período em que cursei o Doutorado.
A Banca Examinadora, pela participação e pelas contribuições valiosas na Defesa desta Tese.
A Chuck Hoberman, pelas informações cedidas e pela visitação de seu escritório na Hoberman Associates em NY.
Ao Instituto Buckminster Fuller, pela recepção e pelo fornecimento de dados e materiais.
A Paul Hildebrant, pela sua atenção e disponibilidade, me levando para visitar da fábrica da Zometool em Longmont e pelo convite para a Bridge Conference em Baltimore, Maryland.
Ao MOF, Museum of Friends, em Walsenburg, Colorado, pela recepção na Exposição Comemorativa dos 50 anos de Drop City Colorado.
A Clark Richert, pela recepção em seu ateliê em Denver. A Richard Kallweit pela sua amizade e por ter me levado para conhecer o terreno situado em El Moro, Colorado, onde foi estabelecida a comunidade de Drop City, em 1965.
A Gene Bernofsky, pela amizade e pelas informações cedidas para esta pesquisa.
Ao meu colega Maurício Oliveira, pela sua disponibilidade, atenção e competência.
Aos meus colegas Affonso Orciuolli e Maurício Matias pela amizade e suporte com a Impressão 3D.
A minha colega Silvia Helena Cardoso, pela amizade e incentivo.
Ao meu colega Ricardo Sá, pelas nossas conversas sobre Geometria.
A Eduardo Estevam e a Rosana Kelly, por toda a gentileza, atenção e paciência.
A Rogério Wagner pelo apoio dado durante a confecção desta obra.
E ao Universo pela oportunidade.
O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001 (Processo 01-P03714-2017) no período de vigência de 01/2018 a 02/2018.
Esta Tese apresenta, explora e aprofunda o conceito de Transformable Design de Chuck
Hoberman, visando contribuir para o desenvolvimento de estruturas arquitetônicas articuláveis que podem ser expansíveis ou reconfiguráveis, atendendo, deste modo, às necessidades decorrentes das rápidas mudanças de paradigma atualmente vivenciadas na área de Arquitetura e Construção. Presentes na natureza e na sociedade contemporânea, as geometrias poliédricas dinâmicas são dotadas de uma potencialidade estética e construtiva revelando processos de mudança, transitoriedade e impermanência. O compromisso em avançar na fronteira do conhecimento, com originalidade e inovação está presente na criação de um novo sistema teórico/prático, denominado de “Sistema para o desenvolvimento de geometrias metamórficas”. Este sistema tem por princípio auxiliar na concepção de projetos arquitetônicos visando um melhor aproveitamento de soluções estruturais quando baseadas em geometrias poliédricas. O objetivo principal desta pesquisa foi relevar a importância dos conhecimentos da área de geometria espacial dinâmica no estudo de estruturas geométricas. Para isso, estudou-se com base em estruturas desenvolvidas por Chuck Hoberman e elaborou-se um sistema para tal, visando seu uso como ferramenta pedagógica. Este sistema tem por base duas etapas de abordagens: a construção de artefatos para a criação dos materiais didáticos, na forma de um kit para atividades práticas e a demonstração, a partir destes artefatos, de sua aplicabilidade no universo da Arquitetura e Construção. Assim, este sistema promove possibilidades de ensino-aprendizagem também fora do âmbito escolar. Esta pesquisa foi baseada no método empírico-indutivo, que teve como meta a minimização de problemas diminuindo a lacuna entre teoria e prática nesta área de conhecimento. O procedimento utilizado para a construção dos Artefatos foi a geração de peças físicas por meio da Impressão 3D, por se tratar de uma manufatura digital com acessibilidade emergente e que permite uma produção autônoma, sem a necessidade de intermediários.
Palavras-chave: Poliedros, Arquitetura, Estruturas Retráteis, Estruturas Reconfiguráveis, Transformação.
This thesis presents, explores and expands Chuck Hoberman's concept of Transformable Design. It aims to contribute to the development of articulated architectural structures that can be expandable or reconfigurable, thus addressing the needs of the steadfast paradigm changes perceived in the Architecture and Construction field. Observed in nature and in contemporary society, dynamic polyhedral geometries are equipped with an aesthetic and constructive potential that reveals processes of change, transience and impermanence. A new theoretical/practical system, called "System for the development of metamorphic geometries" was created in commitment to advancing the knowledge frontiers with originality and innovation. The principle of the system is to actively assist in the design of architectural projects, providing a better use of structural solutions based on polyhedral geometries. The main objective of this research is to bring to attention the importance of the knowledge on dynamic spatial geometry to properly study geometric structures. With this in mind, the structures developed by Chuck Hoberman were studied, and a new system was developed to be used as a pedagogical tool. Such system is based on a two-steps approach: the construction of artifacts to be subsequently used as teaching material, elaborated in the form of a kit for practical activities, and the demonstration - based on these built artifacts - of the applicability of these solutions in the universe of Architecture and Construction. With this approach, the system promotes teaching-learning possibilities also outside the academic environment. This research was based on the empirical-inductive method in order to minimize problems and narrow the gap between theory and practice in this field. The process used for the creation of the Artifacts was producing its parts using a 3D printing - a digital manufacture with increasing accessibility, that allows an autonomous production, without the need for intermediaries.
Keywords: Polyhedra, Architecture, Retractable Structures, Reconfigurable Structures, Transformation.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 11
1.1 COMPLEXIDADE, IMPERMANÊNCIA E TRANSITORIEDADE ... 12
1.2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 18 1.3 PROPOSIÇÕES ... 19 1.4 OBJETIVOS ... 19 1.5 ESTRUTURA DA TESE ... 20 2 MATERIAIS E MÉTODOS ... 21 2.1 BASE TEÓRICA ... 21 2.2 PESQUISA DOCUMENTAL ... 21 2.2.1 Fontes Primárias ... 22 2.2.2 Fontes Secundárias ... 22 2.3 PESQUISA EXPERIMENTAL ... 26 2.3.1 Identificação do Artefato ... 26
2.3.2 Produção dos Artefatos ... 26
2.3.3 Fabricação Digital ... 27
2.3.4 Conclusões e Generalização para uma classe de Problemas ... 28
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 30
3.1 CONTRIBUIÇÕES E ANTECEDENTES ... 30
3.1.1 O Método Froebel ... 31
3.1.2 O Legado da Contracultura ... 32
3.1.3 Zometool ... 35
3.1.4 Pesquisas acadêmicas e experimentos ... 36
3.2 FULLER E A GEOMETRIA DO PENSAMENTO ... 38
3.3 A GEOMETRIA DINÂMICA DE CHUCK HOBERMAN ... 39
3.3.1 O Proceso Criativo ... 40
3.3.2 Metamorfose total do objeto ... 42
3.4 ARQUITETURA CINÉTICA ... 43
3.5 MECANISMOS E ESTRUTURAS DE MOVIMENTO ... 44
3.5.1 Superfícies Inteligentes: Tesselates para a simulação digital de painéis deslizantes ... 47
3.5.2 Unidades Modulares, Sistemas, Subsistemas e Conexões ... 50
3.5.3 Dinâmicas da Didática Aplicada ... 50
3.6 METAMATERIAL ... 56
3.6.1 Materiais Reconfiguráveis ... 57
3.6.2 Simulações Físicas ... 61
3.7 SNAPOLOGIA E TESSELAÇÕES ... 63
4 SISTEMATIZAÇÃO PARA ESTRUTURAS RETRÁTEIS ... 66
4.1 ESTRUTURAS DE DESDOBRAMENTO ... 66
4.1.1 Princípios matemáticos ... 69
4.1.2 Cálculo da barra angular ... 73
4.1.3 Cálculo do DOF ... 73
4.2 CONSTRUÇÃO DO MODELO ... 74
4.2.1 Simulação virtual ... 74
4.2.2 Impressão 3D ... 94
5 SISTEMATIZAÇÃO PARA ESTRUTURAS RECONFIGURÁVEIS ... 97
5.1 PRISMAS ARQUITETADOS RECONFIGURÁVEIS ... 97
5.1.1 Prismas Arquimedianos ... 97
5.1.2 Prismas Arquitetados Arquimedianos ... 97
5.1.3 Classificação dos poliedros ... 98
5.2 DESENVOLVIMENTO DOS PRISMAS ARQUITETADOS ARQUIMEDIANOS . 99 5.2.1 Tabelas de elementos para a montagem dos artefatos ... 99
5.2.2 Propriedades dos Artefatos ... 106
5.3 CONSTRUÇÃO DOS PRISMAS ARQUITETADOS ARQUIMEDIANOS ... 119
5.4 TABELAS DE APRESENTAÇÃO DOS 13 ARTEFATOS (PAAs) ... 233
5.5 CONSIDERAÇÕES SOBRE OS EXPERIMENTOS... 235
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 237
6.1 RESULTADOS OBTIDOS: DIFICULDADES E OBSTÁCULOS ... 238
6.2 VISÃO PROSPECTIVA:PESQUISAS FUTURAS ... 239
7 CONCLUSÕES...240
REFERÊNCIAS ... 242
1 INTRODUÇÃO
A pesquisa artística e científica de Chuck Hoberman dá continuidade à obra de Buckminster Fuller, que, na década de 20 do século passado, já mostrava preocupações com o esgotamento dos recursos naturais do planeta e propunha soluções arquitetônicas por meio de uma nova abordagem e concepção de mundo. Ambos fazem a tessitura entre o objeto de conhecimento e seu contexto, as partes e o todo, o todo e as partes e as partes entre si. A Arquitetura Cinética e o denominado por Hoberman Transformable Design apontam um caminho de investigação para as preocupações projetivas atuais presentes no Design, Arquitetura, Engenharia e áreas afins. A apresentação das técnicas empregadas por Hoberman, num formato didático passível de ser reproduzido e apreendido por estudantes e profissionais da área de Arquitetura e Construção, poderá contribuir criativamente para minimizar as lacunas existentes entre as áreas do conhecimento teórico-geométrico e realidade prática do projeto arquitetônico, como conceitos matemáticos empregados na geometria dinâmica e poliedros arquimedianos, por exemplo.
A complexidade presente em suas obras expressa a contemporaneidade de seus projetos. As estruturas cinéticas de Hoberman possuem atributos de reconfiguração que podem ser associados às questões presentes na atualidade, como, por exemplo, a impermanência, que, na Arquitetura Contemporânea se revela em projetos que têm fundamentos como flexibilidade, deslocamento, articulação, desdobramentos, expansão, contração e transformação. O
Transformable Design de Chuck Hoberman contempla a complexidade do pensamento
contemporâneo. Desta forma, sua obra também pode ser analisada sob uma visão teórica e filosófica, o que caracteriza sua interdisciplinaridade.
Esta Tese apresenta e introduz esta geometria, por meio de uma sistematização, como base para o desenvolvimento de estruturas experimentais dinâmicas, fornecendo um meio criativo e lúdico para o ensino e pesquisa dos princípios aplicados na Arquitetura Cinética, de modo a permitir, o desenvolvimento de ambientes adaptáveis e potencialmente adequados às necessidades formais arquitetônicas com base nas geometrias transformativas.
Assim, a temática desenvolvida aqui contribui para uma arquitetura que se caracteriza por ser transitória ou efêmera. A concepção desta Tese está na relação estreita que a autora tece entre a prática e a reflexão em sua vivência profissional na área da Geometria. A origem deste tema está no desejo de compartilhar novas informações, contribuindo para a ampliação de tal conhecimento no universo da Arquitetura e Construção.
1.1 COMPLEXIDADE, IMPERMANÊNCIA E TRANSITORIEDADE
“A complexidade não se reduz à incerteza, é a incerteza no seio de sistemas ricamente organizados”.
Edgar Morin
A Expressão Espacial é uma linguagem que ajuda na manifestação da Estética da forma, transmitindo o modo de sua concepção e possibilidades perceptivas do espaço.
Buckminster Fuller inroduziu o Design Science, ciência de projeto que deu origem a efemeralização na Arquitetura, na busca por projetos mais eficientes, com menor uso de materiais, que acelerariam os processos produtivos e permitiriam a flexibilidade das estruturas, permitindo seu desmonte e transporte. “To do More whith Less” se tornou seu
slogan. Sua preocupação com o esgotamento dos recursos naturais teve continuidade na obra
de Chuck Hoberman e pode ser observada na performance das estruturas mecânicas e articuláveis, que, através de suas metamorfoses, refletem o mimetismo presente na Natureza. Hoberman desenvolve sistemas estruturais dinâmicos, como as estruturas de desdobramento denominadas Unfolding Structures que têm diferentes aplicabilidades, desde instrumentos cirúrgicos que, por serem retráteis e são menos invasivos, até estruturas de satélites, que podem expandir-se no espaço sideral. Estas estruturas permitem a expansão e a transformação, assim como ocorre na natureza, que se constitui e se transforma a partir de poucos elementos e regras com múltiplas interações. A partir de certo número de interações, não há mais um simples aumento numérico, mas há uma mudança de estado ou de funcionamento do sistema. O estudo sobre suas obras possibilita uma ampla discussão entre forma e função.
O Transformable Design tem um objetivo que vai além do despertar para a obtenção de novas formas estruturais, foca na concepção destas novas formas. Para isso é preciso moldar o pensamento. As geometrias transformativas podem contribuir como via de investigação para uma estética ainda pouco conhecida, embora presente no pensamento contemporâneo.
A Estética, presente nas estruturas de Hoberman, traduz a visão explorada por pensadores como, por exemplo, Morin (2007), Lévy (1998) e Perrenoud (2000), que procuram explicar a complexidade do pensamento contemporâneo. A complexidade compreende incertezas, indeterminações e fenômenos aleatórios (MORIN, 2007). A mutação nos meios de comunicação e acesso ao saber (LÉVY, 1998) implica na mudança de paradigma no ensino, onde o foco principal se desloca do ensino à aprendizagem (PERRENOUD, 2000).
Esta visão sistêmica ilustra o Perspectivismo de Deleuze (2000). O Transformable
Design propicia uma dinâmica intercultural que pode se expandir além dos meios de
comunicação, em que conceitos como adaptação, transformação, movimento e interação ganham forma.
Pode-se verificar, por exemplo, o potencial estético do espaço social gerado pela estrutura arquitetônica criada para o show da turnê mundial da banda de rock U2 360º em 2009. Resultado da parceria da Hoberman Associates, Buro Happold e Barco, a estrutura mecânica de formato cônico e extensível do ecrã de LED permitiu uma visibilidade de 360º, proporcionando interatividade a partir da relação entre o artista, o espaço social e o espectador. O cenário propiciou um espetáculo surpreendente. O show foi considerado uma das digressões de maior complexidade tecnológica até então1. “O ecrã é como um ser vivo, muda continuamente de forma e o vídeo atua como uma autêntica pele sobre ele” declarou Hoberman na ocasião do espetáculo realizado em Barcelona.
Neste exemplo, a forma de pensar a arquitetura aproxima-se dos modos de se pensar na cultura contemporânea. Os conceitos de complexidade tornam o ecrã um palco diferenciado. A descentralização do centro revela a preocupação com o contexto. A interatividade deixa de ser um ponto fixo e se desloca para estar em toda parte ao mesmo tempo. Bourriaud (2009) considera esse voltar-se para o entorno e para a comunicação que resulta desse outro olhar, como o que há de mais específico na produção contemporânea no início dos anos 90. O cenário proposto do referido show do U2 pode parecer, à primeira vista, competir com a própria música. Numa análise mais contemporânea, o rock, propriamente dito, não é mais a essência do show como fora em décadas anteriores. Augé (2010), em “Por uma Antropologia da Mobilidade” questiona o conceito de centro e periferia. Tal questionamento está presente no show, tudo está conectado, há uma rede de relações e interações entre som, cenário, iluminação, público e artistas.
O ecrã torna-se um templo nesse espetáculo. A ideia surgiu inicialmente com Bono, um dos integrantes da banda. O palco é hologramático, a parte está no todo e o todo está na parte. Aqui estão presentes os princípios sinergéticos de Fuller. Observa-se aqui as ideias de Derrida (2005) sobre a diversidade; o pensamento de Barthes (2004) sobre a morte do autor e o pensamento pós-estruturalista de Foucault (2005)sobre a filosofia da diferença. O show da banda em sua turnê 360º não se limita aos apaixonados pelo rock, reunindo aqueles que se interessam pela Arte em seu sentido mais amplo. O Work in Progress acontece no tempo e no
deslocamento, permitindo a mudança de forma e a captura de imagens e informações exibidas no vídeo screen.
De fato, os avanços tecnológicos permitem à forma geométrica sua própria transformação. A mesma inversão de poder está presente na ausência da hierarquia que vai do
Jitterbug 2 de Fuller às Unfolding Structures de Hoberman, em que se pode notar algo que é comum, a descentralização do centro.
As cúpulas geodésicas também ocupam seu espaço na Arquitetura. De Drop City
Colorado3 (Fig. 1) aos glampings4 (Fig. 2) nota-se o movimento do homem em sua busca pela proximidade com a Natureza.
Figura 1. Interior do Cartop Dome Figura 2. Ecopod Escócia
Fonte: MOF5 Fonte: Ecopod Boutique Retreat6
Domingues (1997) auxilia no entendimento da ideia de multiplicidade e pensamento simultâneo em “A Arte no Século XXI: a humanização das tecnologias”. Segundo Rosenstiehl (1998) “Pensar, num certo sentido, é também percorrer um labirinto (de ideias, de memórias, de criações da imaginação etc.), é investigar exaustivamente e descobrir alternativas, é ainda explorar as várias possibilidades e examinar o problema em todos os seus ângulos”. O labirinto, objeto de estudo de muitos campos do conhecimento, culmina nos desdobramentos, a partir do momento de quem está dentro avança e vê o espaço desdobrar-se diante de si. As estruturas de desdobramento propostas por Chuck Hoberman para o Design e Arquitetura Cinética perpetuam a filosofia de Leibniz em que tudo se dobra, redobra e desdobra. Deleuze (1991) explica estas proposições filosóficas em “A Dobra: Leibniz e o
2 A sinergia pode ser explicada pela geometria dinâmica do jitterbug. O poliedro semirregular denominado
cuboctaedro é composto por vetores de equilíbrio. Com a ação dos vetores, a estrutura se torna flexível, permitindo sua rápida e fácil transformação. Fuller diz que o jitterbug contém a total fenomenologia do universo.
3 Primeira comunidade idealizada como espaço habitável construída com domos geodésicos nos anos 60. 4 Combinação em inglês das palavras “glamour” e “camping”, glampings são estruturas que permitem maior
conforto no contato direto com a Natureza. A Zendome, de Berlin, por exemplo, produz estruturas na forma de cúpulas para essa nova modalidade de turismo sustentável.
5 Interior da casa construída com pedaços de lataria de automóvel em Drop City, 1966. Museum of Friends,
Walsemburg, Colorado.
Barroco”. A própria literatura vai fazendo este desdobramento. Ballantyne (2007) ajuda a entender as ideias de Deleuze em “Deleuze & Guattari For Architects”.
Antecedendo os experimentos de Hoberman, o visionário Buckminster Fuller tornou-se precursor de muitos pensadores com suas descobertas e experimentos.
Dempsey (2003)cita a influência de Buckminster Fuller para a arquitetura high-tech. Na abordagem adotada por Renzo Piano e Richard Rogers para a construção do Centre Georges Pompidou, em Paris, está presente o humanismo de Fuller. Nesta obra, a tecnologia não é um fim em si, mas um meio de resolver problemas ecológicos e sociais. Este primeiro monumento high-tech é famoso por abrigar elementos estruturais no seu exterior.
Algumas obras têm importância fundamental para a fase da concretização destas ideias, do “fazer geométrico”, como por exemplo, Critchlow (1969), “Order in Space: a design source book”. Nesta, são apresentados os sólidos geométricos: poliedros regulares e semirregulares com suas planificações. É abordada a “dualidade” de poliedros: a partir de uma estrutura poliédrica sempre surgem novas estruturas, que compõe os denominados “duais”, mais um dos exemplos dos desdobramentos da Geometria.
Prenis (1973) em “The Dome Builder's Handbook” complementa o estudo da Geometria, incluindo dados sobre a construção de domos e geodésicas. Sua obra traz informações sobre o desenvolvimento de modelos em papel e em outros materiais mais resistentes e apresenta exemplos de estruturas geodésicas aplicadas na Arquitetura.
As comparações das formas geométricas com a natureza são apresentadas por Williams (1979) em “The Geometrical Foundation of Natural Structure: A source book of design”. Há um enfoque matemático sobre as malhas estruturais e o empacotamento de poliedros.
Em “Structure in Nature”, Pearce(1990) aponta um caminho para um design adaptável e econômico, inspirado no sistema geométrico estrutural presente nas moléculas, nos cristais e nas células vivas.
Em “Geodésicas & Cia”, Lotufo et al. (s/d)fazem suas divagações geométricas. Esta compilação de dados apresenta exemplos de tensão integral, tração e compressão. Apresenta modelos de círculo máximo, para o desenvolvimento de modelos matemáticos (poliedros). Reúne informações sobre trigonometria esférica e através das tabelas apresenta dados específicos necessários à construção de geodésicas, elipsóides, poliedros regulares e semirregulares.
Em “EDROS”, Sá (1982) reúne dados sobre a formação geométrica das malhas planas e espaciais, fundamentais para a análise e compreensão das estruturas poliédricas e dos poliedros isolados. O enfoque principal é o gráfico-geométrico, em que apresenta métodos
práticos que facilitam o desenho das figuras. A publicação de Sá (2017) “Sobre Malhas Arquimedianas”, é uma catalogação de arranjos planos de polígonos regulares e tesselações.
Algumas das ideias de Fuller, consideradas bastante avançadas para a época, são bem apresentadas por Gorman (2005) em “Designing for Mobility” e Baldwin (1993) em “Buckminster Fuller’ s Ideas for Today”. Fuller se tornou mais conhecido por sua invenção do domo geodésico, mas o domo é apenas uma das manifestações de sua filosofia interligada. “Novas Explorações na Geometria do Pensamento” é uma coleção de treze artigos que foi preparada pela Agência Internacional de Comunicação dos EUA e traduzida por Kneese (1975), para ilustrar o pensamento de R. Buckminster Fuller. Em “Critical Path”, Fuller (1981) apresenta a cronologia das descobertas científicas e artefatos (máquinas, equipamentos etc.) de 400 a.C. até 1979. Organiza uma linha do tempo que vai de 1895 a 1980, na qual relaciona Ciência, Tecnologia, Economia e Política Mundial. Na Introdução, Fuller já menciona sua preocupação com a crise da humanidade e o esgotamento dos recursos naturais. Em “Education Automation” (1971) faz considerações importantes sobre as novas possibilidades de aprendizagem que se dão fora do ambiente escolar.
Seus experimentos geométricos são apresentados por Edmondson (2007), em “A Fuller Explanation: The Synergetic Geometry of R. Buckminster Fuller”. A complexidade de sua geometria e pensamento está presente nas suas estruturas denominadas “Jitterbugs”, um arranjo de elementos que podem alterar a sua forma através de uma nova ordem. É um exemplo de sinergia que pode ser descrita como geometria dinâmica.
Eliasson (2002) em “To the Habitants of Space in General and to the Spatial Inhabitants in Particular” revela a influência da geometria poliédrica de Fuller.
“Ecologic Design: Inventing the Future” é um documentário dedicado à vida e obra de R. Buckminster Fuller. Cada capítulo apresenta questões voltadas à preocupação do homem com suas ações. A emergência do Eco-Design é bastante acentuada. São apresentadas soluções orgânicas que propõem menor uso de energia. Para falar da Revolução do Design, Baldwin (1933) cita o Pillow Dome inventado por Fuller nos anos 60 e o surgimento das comunidades alternativas. Brand7 fala da Contracultura na Arquitetura. Soleri8 cita a comunidade Arcosanti no Arizona. Lerner9 apresenta a revitalização da cidade de Curitiba.
Se por um lado existem muitas referências bibliográficas sobre Buckminster Fuller, a bibliografia sobre as obras de Chuck Hoberman ainda são escassas. Embora haja uma
7
Arquiteto Stewart Brand, autor de Whole Earth Catalog.
Disponível em: www.designoutlaws.org/gallery.html. Acesso em: 15 out. 2012.
8 Arquiteto Paolo Soleri. Disponível em: www.arcosanti.org/. Acesso em: 15 out. 2012. 9 Arquiteto Jaime Lerner. Disponível em: www.jaimelerner.com/.Acesso em: 15 out. 2012.
diversidade de materiais sobre ele na Internet, publicações científicas não são facilmente são menos encontrados. Em novembro de 2005, Smith10 fez uma seleção de livros e artigos que citam algumas das obras de Hoberman. “Unfolding Architecture” é um dos temas publicados no volume 63 da “Architectural Design” em 1993. Sua obra também é citada em “Metal
Works, Major Structures”, um suplemento especial de 2002 do vol. 215 do “Architect’s Journal”. “Movers & Shapers” é um artigo de 1998 em que Deitz11 cita Chuck Hoberman como um dos mais importantes artistas contemporâneos. Em “Folding in Architecture: Architectural Design Profile”, Lynn (2004) apresenta a “Unfolding Architecture”, de Chuck Hoberman. No capítulo Transformação na Arquitetura e no Design, de “Transportable Environments 3”, Hoberman comenta os princípios que regem a Hoberman Designs Inc. “Ecological Urbanism” é parte de uma série lançada pela Harvard University Graduate School of Design, que explora alternativas entre ecologia e arquitetura, planejamento e urbanismo. Chuck Hoberman é um dos que contribuem para essa série, ao lado de Rem Koolhass e outros.
Algumas ideias de Fuller e Hoberman são apresentadas por Kronemburg em “Flexible: Architecture that responds to Change”(2007). Na parte I introduz a ideia de casa, comunidade e arquitetura flexível. Na parte II aborda características da arquitetura flexível como adaptação, transformação, mobilidade e interação. Apresenta as obras de vários arquitetos e designers que estão trabalhando com estes conceitos. Como exemplo, algumas das obras de Chuck, Hoberman Retractable Dome (Expo Hanover 2000/ Germany), Expanding Hypar (California Science Center – Los Angeles/ USA, 1995) e também o portal cinético Winter
Olympic Games (Salt Lake City/ USA 2002).
Mitchell (2010) apresenta os conceitos de adaptação e transformação em “Reinventing the Automobile: Personal Urban Mobility for the 21st Century”, ao falar sobre o novo DNA do automóvel que não está apenas na reinvenção da tecnologia, mas também na mobilidade pessoal urbana. Pode-se perceber a estrutura de um pensamento convocado, provocado e dobrado aos problemas urgentes da sociedade, como diz Derrida (2005) em “Pensar a desconstrução”. O projeto dos CityCars foi vencedor do concurso de 2009 promovido anualmente pelo Buckminster Fuller Institute. O carro elétrico é capaz de dobrar e reduzir seu comprimento em até um metro ao estacionar. O protótipo foi desenvolvido pelo grupo Smart Cities, composto por uma equipe do Massachusetts Institute of Technology (MIT) e
10
Disponível em: www.aaschool.ac.uk/library/documents/hoberman.pdf. Acesso em: 15 out. 2012.
11 Disponível em:
www.aaschool.ac.uk/library/documents/CHUCK%20HOBERMAN%20BIBLIOGRAPHY.pdf. Acesso em: 15 out. 2012.
colaboradores da General Motors, liderada pelos professores William J. Mitchell e Ryan Chin.
As transformações geométricas fazem parte dos assuntos apresentados por Mitchell (1990) em “The Logic of Architecture: Design, Computation, and Cognition”. O livro estabeleceu as bases teóricas para o campo da pesquisa na área de design computacional. Em sua versão em português “A lógica da arquitetura” 12, Mitchell procura estabelecer uma nova fundamentação teórica e crítica para a arquitetura, baseada em conceitos provenientes das ciências cognitivas, da inteligência artificial e da lógica contemporânea.
Com as novas ferramentas de prototipagem rápida, a fabricação digital permite a multiplicidade de forma, estruturas de desdobramentos e soluções orgânicas.Iwamoto (2009), em “Digital Fabrications and Material Techniques”, apresenta obras que simulam processos de evolução similares aos que ocorrem na Natureza.
O uso das ferramentas computacionais contemporâneas traz novas perspectivas e metodologias para a exploração das formas. Bertol (2011) investiga rigorosamente os padrões de crescimento encontrados na Natureza por meio de algoritmos e modelos digitais de formas paramétricas em “Form Geometry Stucture: From Nature to Design”.
Pottmann et al. (2007), em “Architectural Geometry”, introduz uma abordagem revolucionária para o design, trazendo novos desafios para a arquitetura. A Geometria Construtiva oferece atualmente uma variedade de ferramentas para um projeto eficiente por meio da análise e fabricação de formas complexas. Esta é uma área emergente na fronteira entre geometria aplicada e arquitetura. A Geometria encontra-se no núcleo do processo do projeto arquitetônico. Durante o “Advances in Architectural Geometry 2012” foram exibidas as recentes contribuições teóricas e práticas do design generativo, da Biomimética e das novas tecnologias. Segundo Hoberman13, “We’re just starting”.
1.2 PROBLEMATIZAÇÃO
Se por um lado vive-se em um tempo onde o desenvolvimento tecnológico se mostra cada vez mais veloz, provocando mudanças radicais de hábitos e costumes, num mundo cada vez mais globalizado, por outro, áreas como a de Arquitetura e Construção no país seguem em menor velocidade de evolução. Uma das causas deste descompasso é a diferença de velocidade em que tais transformações estão acontecendo na área de ensino/aprendizagem, quando conceitos matemáticos, principalmente relacionados à geometria espacial e dinâmica
12 Tradução de Celani (2009).
13 Conclusão apresentada por Chuck Hoberman em sua palestra durante a Conferência realizada no Centre
se fazem cada vez mais necessários
A dificuldade de abstração de conceitos geométricos no ensino agrega uma dificuldade a mais na sua compreensão. Vive-se uma época de mudanças de paradigmas, onde até mesmo o tempo e a distância sofrem influências, onde a barreira física deixa de ser um problema com o uso das mídias em redes digitais.
Neste contexto, acredita-se que a apresentação de um Sistema, que permita a exemplificação física de conceitos teóricos, numa didática baseada por experiências exploratórias de estruturas expansíveis e reconfiguráveis, baseadas nas de Chuck Hoberman, possa alavancar um novo olhar e consequente melhor aproveitamento de soluções formais construtivas na área de Arquitetura e Construção.
1.3 PROPOSIÇÕES
Acredita-se que, com as tecnologias atuais, cada vez mais acessíveis, em pouco tempo será possível uma fabricação digital caseira, passível de produzir kits de materiais didáticos por meio de impressoras 3D, principalmente às do tipo RepRap, de código aberto, e que estes Kits permitam a transmissão de conceitos geométricos espaciais facilitando sua apreensão na prática, auxiliando a capacidade de abstração. O foco desta pesquisa se deu sobre o tópico das geometrias poliédricas, para se aprofundar no estudo sobre estruturas geométricas dinâmicas, com uso de modelos físicos e simulações virtuais aplicáveis a elementos arquitetônicos para o ensino do Transformable Design. Esta pesquisa apoia-se nas estruturas geodésicas de Buckminster Fuller e as estruturas retráteis de Chuck Hoberman visando apresentar um novo método, sistematizado para a construção de estruturas expansíveis e reconfiguráveis.
Para isso, foram adotados softwares de modelagem generativa e paramétrica e um software de fabricação digital para impressão 3D, apresentando novas ferramentas tecnológicas para o desenvolvimento de geometrias metamórficas que se aproximam de formas encontradas na Natureza, contribuindo também para os avanços da Biomimética.
1.4 OBJETIVOS
O objetivo geral desta pesquisa foi desenvolver um Sistema para a construção de geometrias metamórficas visando sua utilização como material didático, permitindo a difusão destes conhecimentos teórico/práticos potencializando a importância dos conceitos de geometria espacial e para o avanço da arquitetura cinética no universo da Arquitetura e Construção. Esta pesquisa apresenta explorações geométricas dinâmicas por meio de modelos e simulações aplicáveis aos elementos arquitetônicos e baseadas no denominado do
Transformable Design de Chuck Hoberman.
Como objetivos específicos, foram elencadas as seguintes metas para o desenvolvimento do trabalho:
(i) Desenvolvimento de um “Sistema para o desenvolvimento de geometrias metamórficas baseado em dois tipos de abordagens encontradas nos trabalhos desenvolvidos por Chuck Hoberman;
(ii) Fabricação de artefatos, com filamento fundido em impressoras 3D, para a criação de um conjunto físico de material didático apresentado na forma de kit para atividades práticas;
(iii) Demonstração, a partir destes artefatos, da potencialidade da geometria espacial quando aplicada no universo da Arquitetura e Construção.
1.5 ESTRUTURA DA TESE
Esta tese encontra-se estruturada da seguinte forma: o primeiro capítulo introduz o tema, o foco de estudo, a problematização, as questões propostas e os objetivos; no segundo capítulo são apresentadas as bases metodológicas desta pesquisa; no terceiro capítulo é apresentada a fundamentação teórica e as investigações e experimentos; o quarto capítulo descreve detalhadamente a Sistematização para a obtenção das estruturas poliédricas expansíveis, e o quinto capítulo apresenta a Sistematização para a obtenção das estruturas prismáticas reconfiguráveis obtidas a partir dos poliedros arquimedianos, assim como o seu desenvolvimento.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
As bases metodológicas desta pesquisa são fundamentadas na teoria empirista e indutivista, criada no século XVII, pelo filósofo e político inglês Francis Bacon (1561-1626).
O termo ‘método’ deriva do grego ‘méthodos’ (μέθοδος; meta – direção, sentido; odos – caminho), e foi traduzido ao latim como ‘methodus’. Entre seus muitos significados se destacam o de ‘caminho’ ou ‘modo de indagação’ (MENNA, 2011).
O método indutivo proposto pelo filósofo não pode ser dissociado da experiência, da observação nem da prática (SANTOS, 2015). Para Bacon (2003, apud GRUBBA, 2012),
“todo o conhecimento científico, se intentar descobrir algo verdadeiro sobre a natureza, deve ser experimental”. De modo preliminar, significa que todo o conhecimento deve partir de uma experiência empírica. Em função de seu método empírico, também conhecido como método experimental, foi considerado precursor do método científico moderno. Bacon destaca a importância do raciocínio experimental no contexto da descoberta (MENNA, 2011). O método indutivo é baseado em experimentos. O processo indutivo estabelece aprofundar o particular, o extende e generaliza.
Ao longo deste período, a pesquisa se dividiu em duas vertentes, uma documental e uma experimental, gerando aplicações práticas, com workshops e atividades didáticas, finalizando com o desenvolvimento de um sistema modular para o desenvolvimento de superfícies metamórficas, impresso em 3D. Foi aplicado o método empírico-indutivo.
2.1 BASE TEÓRICA
Inicialmente, visando um aprofundamento do tema, realizou-se um estudo teórico, partindo de sistemas pantográficos e evoluindo para sistemas volumétricos expansíveis (poliedros retráteis). Com o domínio do tema, evoluiu-se para o desenvolvimento de estruturas reconfiguráveis. A base teórica desta pesquisa está nos princípios da geometria geodésica de Fuller e nos conceitos aplicados na geometria dinâmica de Hoberman. O Capítulo 3 apresenta os principais autores e as partes de suas contribuições teórico-práticas que embasam esta pesquisa.
2.2 PESQUISA DOCUMENTAL
A pesquisa documental, de base empírica, faz parte das Fontes Primárias. São entrevistas, pesquisa de campo e experimentos.
2.2.1 Fontes Primárias
Em paralelo às pesquisas pelo método experimental, foi realizada uma pesquisa in loco para a obtenção das fontes primárias.
A pesquisa in loco foi realizada em 2015, fazendo parte do projeto vital da autora: (i) Visita em 04 de julho à Exposição Comemorativa dos 50 anos de Drop City Colorado, no MOF, Museum of Friends, em Walsenburg, Colorado, na qual conheceu presencialmente parte dos fundadores dessa comunidade dos anos 60, entre eles, Clark Richert e Richard Kallweit, ícones do movimento artístico, Criss Cross e também Paul Hildebrandt, sócio e proprietário da renomada fábrica Zometool, que produz kits para a montagem de estruturas poliédricas; (ii) visita em 5 de julho ao terreno situado em El Moro, região do sul do Colorado, próxima à Trinidad, onde foi estabelecida a comunidade de Drop City, em 1965. Sua importância está no fato de ter sido considerada precursora da Ecologia, apresentando soluções criativas e inovadoras, vistas como avançadas para a época, tanto que foi congratulada por Buckminster Fuller com a Dymaxion House; (iii) Visita ao Museu de História do Colorado, que exalta a importância histórica de Drop City através de uma imagem exibida na linha do tempo que faz parte do legado cultural permanente desse museu; (iv) Visita ao ateliê de Clark Richert e a fábrica da Zometool, na cidade de Longmont, Colorado, acompanhada por Paul Hildebrandt, em 13 de julho; (v) Pesquisa previamente agendada realizada no Buckminster Fuller Institute, em Nova York, em 17 de julho, para a obtenção de Fontes Primárias; (vi) Encontro com Chuck Hoberman, em 24 de julho, no escritório da Hoberman Associates, NY; (vii) Participação em palestras e workshops na Bridges Conference, realizada em Baltimore, Maryland (julho/ agosto de 2015) que teve continuação no Momath, em NY; (viii) visita à exposição Hippie Modernism: The Struggle for Utopia, no Walker Art Center em Minneapolis, Minnesota, que apresenta a contracultura da década de 60 e início da década de 70, a partir das experimentações ocorridas no design, arquitetura e arte, como forma de desafiar as normas estabelecidas nas mãos da sociedade. Na abertura dessa exposição, foi feito um debate com Gene Bernofsky, fundador e pioneiro de Drop City, e Joan Grossman, responsável pelo documentário realizado em 2012 sobre Drop City e Michael Krueger.
2.2.2 Fontes Secundárias
A Revisão Sistemática de Literatura (RSL), também conhecida como Systematic
Literature Review (SRL), é uma investigação que costuma ser adotada quando há uma
das publicações produzidas pode-se notar a ausência de uma metodologia apropriada.
A coleta e organização de informações relacionadas ao tema desta pesquisa vêm sendo realizada há mais de 25 anos pela autora, que possui uma linha de investigação na área de Geometria, com foco no Transformable Design, de Hoberman. Em 2016, em uma primeira RSL, encontrou outros artigos relacionados ao tema de sua pesquisa. Entretanto observou uma quantidade significativa de informações que se repetiam nos artigos levantados. Verificou que as referências bibliográficas encontradas eram similares e, dessa forma, deixaram de agregar conteúdos relevantes. No ano seguinte, foram publicados dois artigos escritos por Hoberman e sua equipe de em Harvard e no MIT, que apresentavam os resultados de sua pesquisa mais recente sobre metamateriais e estruturas reconfiguráveis. A autora declara que, em 2015, visitou Hoberman em seu escritório da Hoberman Associates, ocasião em que ele apresentou a pesquisa que vinha desenvolvendo sobre as estruturas reconfiguráveis (Fig. 3 e Fig. 4), o que despertou seu interesse e, portanto, agregou essa temática a sua própria pesquisa, apresentada aqui no Capítulo 5. Em vista desse fato, a autora realizou uma segunda RSL, agregando novas palavras-chave, como Metamaterial e Reconfigurable Structures, visando identificar os estudos e pesquisas já realizados, relacionados à geometria dinâmica de Hoberman, por meio da condução de um Mapeamento Sistemático de Literatura, conhecido como SMS (Systematic Mapping Study).
Figura 3. Estruturas Reconfiguráveis Figura 4. Planificação de prismas
Fonte: Hoberman, 2015 Fonte: Hoberman, 2015
O SMS antecede a Revisão Sistemática de Literatura (RSL), etapa em que é feita a coleta e a seleção inicial dos textos relacionados às proposições da pesquisa. É um processo que auxilia a organizar a revisão bibliográfica e proporciona o registro e análise de informações de modo sistematizado e com rigor metodológico, passando pelas seguintes etapas:
1. Definição das palavras-chave;
2. Seleção das bases de dados para se realizar as buscas;
3. Definição dos termos de busca de acordo com cada Base de Dados; 4. Mineração dos dados, considerando:
a) Tipo de publicação (revisão bibliográfica, artigo científico, capítulo de livro); b) Base de dados escolhida;
c) Data; d) Autor e
e) Veículo de Publicação (nome do periódico).
5. Combinação de dados a partir dos parâmetros pré-estabelecidos; 6. Salvamento dos arquivos para leitura e análise posterior;
7. Seleção dos arquivos que têm aderência (relevância) a partir da leitura da introdução, método e conclusões (no caso de periódicos) e
8. Obter conclusões com apresentação estruturada dos resultados.
Este método possibilita a verificação das lacunas do conhecimento dentro da temática investigada, a nível nacional e internacional. Ao mesmo tempo, possibilita agregar à pesquisa as contribuições identificadas e verificar o Estado da Arte. Além disso, é muito importante para se verificar repetições das informações. O diagrama que segue foi elaborado através de um software de parametrização (Grasshopper), de modo a permitir uma melhor visualizar da combinação dos filtros. Esse diagrama é apenas um exemplo de como o Mapeamento Sistemático da Literatura foi conduzido nesta pesquisa, devido ao grande número de variáveis e alterações que foram sendo feitas em função dos resultados obtidos.
Diagrama 1. Etapas do Mapeamento Sistemático de Literatura
Fonte: Autoria própria
A pesquisa foi realizada por meio de acesso remoto à Biblioteca Digital14. Com o VPN foi possível acessar a Base de Dados da BAE15.O Grasshopper trabalha com parâmetros e variáveis permitindo a criação de uma metáfora do processo da pesquisa, onde, por meio de ,
InPuts e OutPuts, o resultado é obtido.
Neste levantamento encontraram-se diversas obras na literatura sobre as estruturas retráteis, no entanto, com enfoque algébrico. A maioria delas faz parte de estudos da Física, e deixam de apresentar uma didática específica para a sua construção geométrica, como a que foi desenvolvida no Capítulo 4. Com relação aos metamateriais há uma grande diversidade encontrada na literatura, porém, que não agregam informação sobre o ponto de vista da representação gráfica e da modelagem dos componentes. Assim, a partir da Revisão
14 Disponível em: www.sbu.unicamp.br/sbu/. Acesso em: 20 out.2017.
15 BAE: Biblioteca da área de Engenharia e Arquitetura. Disponível em www.bae.unicamp.br/site/. Acesso em:
Sistemática de Literatura, constatou-se a lacuna existente nesta temática e a necessidade de uma pesquisa como a proposta, que possa contribuir para minimizá-la, reafirmando sua originalidade.
2.3 PESQUISA EXPERIMENTAL
Para a pesquisa experimental, delineou-se uma moldura conceitual e prática na qual o experimento foi conduzido por meio de um conjunto de procedimentos para a construção de um sistema de desenvolvimento de geometrias metamórficas que foram: (i) usar o processo computacional para a criação de formas geométricas para o desenvolvimento de elementos arquitetônicos articuláveis expansíveis ou reconfiguráveis; (ii) usar softwares de modelagem e simulação paramétrica, como o Rhinoceros e o Grashopper para a geração de formas e simulações dinâmicas das estruturas estudadas; (iii) usar o Simplify 3D, software para a geração do G-Code, código para impressão 3D; (iv) gerar um modelo preliminar; (v) analisar e aperfeiçoá-lo..
2.3.1 Identificação do Artefato
Como ponto de partida, foram selecionadas duas obras de Hoberman para serem analisadas por meio de engenharia reversa – uma do início de sua carreira e outra mais recente. A primeira é uma estrutura articulável expansível e a segunda é uma estrutura articulável reconfigurável, desenvolvida com diferentes tecnologias.
Os Artefatos foram divididos em duas categorias:
Artefato A: Estruturas retráteis
Artefato B: Estruturas reconfiguráveis
Ambos foram construídos com o recurso da Fabricação Digitalcom filamento fundido em impressão 3D. Os capítulos 4 e 5 apresentam uma série de tabelas sobre as identidades dos artefatos.
2.3.2 Produção dos Artefatos
Para a compreensão dos conceitos geométricos presentes nas estruturas articuláveis expansíveis (poliedros retráteis) e nas estruturas articuláveis reconfiguráveis (prismas arquitetados arquimedianos) foram desenvolvidos modelos preliminares e protótipos.
Esta etapa fez parte da pesquisa experimental, e seu propósito está em projetar e produzir objetos ou sistemas, que podem agregar valores a situações existentes. Os artefatos
impressos em 3D permitem simulações físicas e análises mais adequadas ao seu aprimoramento.
2.3.3 Fabricação Digital
Os processos de impressão 3D são conhecidos por processos de prototipagem rápida (Thompson, 2012), pois são comumente usados para materializar ideias e conceitos, em desenvolvimento, de forma precisa e rápida.
De fato, a impressão 3D é muito mais acessível do que o processo de injeção, que requer uma forma para cada molde e tem um custo alto. É importante ressaltar que não é uma técnica rápida, muito pelo contrário, mas o que o autor quer dizer é que é mais rápido comparado a todas as etapas do processo de fabricação industrial. É uma forma de manufatura que aproxima o design da autoprodução, o que permite a reavaliação do produto e seus componentes de modo imediato. Para isso, é preciso pensar na modelagem do produto. O resultado e os custos estão diretamente ligados à geometria e volume, e isso aproxima o “pensar e o fazer”, faz parte de uma mudança de paradigma vigente que retrata o Estado da Arte.
As impressões em 3D dos elementos e componentes dos artefatos foram feitas numa máquina do tipo Felix PRO 2 e posteriormente numa PRO 3. Ambas utilizam a tecnologia FDM (Fused Deposition Modeling) para a modelagem por depósito de material fundido. As matérias primas usadas para a produção dos Artefatos foram o PLA e o Flexfill 98, ambos da Fillamentum. O PLA, poliácido láctico (composto orgânico de função mista - ácido carboxílico e álcool), é um polímero sintético termoplástico biodegradável. Segundo o site da Ecycle16, o PLA degrada-se em 24 meses enterrado ou em 48 em água, o que é considerado um tempo bem inferior quando comparado ao tempo de decomposição de outros plásticos (centenas de anos). No Capítulo 5, há um relato sobre a confecção do Artefato 2. Devido a um problema de liga entre os materiais, no caso, o PLA e o flexível, foi preciso alterar o projeto.
Segundo Flusser (2007), a manufatura corresponde ao sentido estrito do termo in +
formação, que é, literalmente, “o processo de dar forma a algo”. Deste modo, considera que
“fabricar é informar”.
16
2.3.4 Conclusões e Generalização para uma classe de Problemas
Verificou-se que, com os recursos de prototipagem rápida, a impressão 3D foi um bom processo para a construção dos artefatos, permitindo a execução da sistematização da teoria desenvolvida sobre as estruturas retráteis e reconfiguráveis.
Segundo Sennet (2009) a introdução da complexidade no processo de produção é um procedimento que leva em conta a suspeita de que as coisas não são o que parecem; aqui, tornar as coisas mais complexas é uma técnica de investigação. De fato, esta complexidade pode ser vista numa tela do Simplify 3D (Fig. 5), software usado para gerar o G-Code, código de impressão, necessário para traduzir a linguagem do software de modelagem para a linguagem do hardware.
Figura 5. Tela de configuração do Simplify 3D
A qualidade de uma impressão 3D deriva da combinação de fatores como, temperatura do extrusor e da mesa, variam de acordo com as características de cada material, necessitando de ajustes nas configurações que compreendem diversos parâmentros, como: velocidade da impressão; diâmetro da cabeça do extrusor, multiplier, dimensão do ajuste, compensação na horizontal, aderência à mesa de impressão, calibragem da mesa e do eixo z, regulagem do parafuso para saída de filamento; orientação das peças durante a impressão etc. O processo de
tentativa e erro é uma técnica de investigação, diante da quantidade de variáveis apontadas, a fim de se alcançar os resultados desejados na impressão por meio de uma combinação adequada.
Nesta pesquisa observaram-se as seguintes classes de problemas: – impressão dos parafusos;
– impressão das barras, teste com os materiais ASA, PLA e ABS da própria Felix; – impressão dos módulos quadrados;
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Neste capítulo são apresentados os conceitos da geometria de Fuller e da geometria dinâmica de Hoberman, aplicados no desenvolvimento dos Artefatos. As informações apresentadas aqui que deram suporte à sistematização da teoria desenvolvida sobre as estruturas retráteis e reconfiguráveis, apresentadas nos Capítulos 4 e 5, respectivamente.
A filosofia “Learning by Doing” de Froebel fundamenta a importância dos jogos, desde a educação infantil, para o desenvolvimento da visão espacial e da criatividade. O “Buildabilty”, que é a integração entre o fazer e o pensar, presentes nas construções criativas de Drop City. As geodésicas têm origem na filosofia “Do it more with Less”, de Fuller. Posteriormente, estes trabalhos contribuíram para as estruturas metamórficas que Hoberman denomina “Shapes that change therselves”.
3.1 CONTRIBUIÇÕES E ANTECEDENTES
Fuller já dizia que enquanto a Física demonstra que não há linhas retas, o homem insiste no pensamento linear. De fato, para muitos filósofos e pensadores, alguns citados anteriormente, a era contemporânea será reconhecida pela impermanência, onde a única coisa constante é a mudança. A Arquitetura Cinética se faz cada vez mais presente na Arquitetura Contemporânea, acompanhando a mudança de paradigma até então vigente onde o estático predominava, priorizando o movimento. É uma arquitetura dinâmica que expressa as várias transformações que vêm acontecendo, tanto na Natureza como no comportamento da sociedade. A mudança de paradigma está numa realidade que é dinâmica e não estática. Fuller defendia a ideia de que no futuro as crianças seriam capazes de aprender sozinhas, fora do ambiente escolar. A filosofia do “Learn by Doing” já fazia parte de seu discurso. Hoje, existem processos de manufatura simplificados, que estão cada vez mais democráticos, permitindo, desta forma, que cada um possa se tornar um designer. Gui Bonsiepe (2015) faz uma alusão a isso em seu discurso proferido na conferência em Berlim, “Can design change society?”. Com o uso de programas de computador apropriados, a função de projeto é passada para a função de produção. De fato, hoje não há mais uma divisão tão categórica entre projeto e produção, como antes. Sennet (2009) cita a frase de Kant: “A mão é a janela que dá para a alma”. Francis Bacon, grande mentor dos cientistas do século XVII, pregava a importância do método empírico.
3.1.1 O Método Froebel
Frederich Froebel (1782-1852) foi pioneiro das teorias do Kindergarten (Jardim de Infância). Em sua pedagogia, aplicou um método de ensino com brinquedos feitos de blocos de madeira. Os jogos criados por Froebel exerceram um forte impacto sobre o ensino na Europa e nos EUA e influenciaram a educação de muitos pensadores, arquitetos e artistas, como, por exemplo, Buckminster Fuller, Paul Klee, Piet Mondrian, Josef Albers, Albert Einstein, Frank Lloyd Wright. Chuck Hoberman e Paul Hildebrandt. Esses últimos, alfabetizados com o Método Froebel, criaram mais tarde a Hoberman Sphere e o Zometool, respectivamente.
Observa-se que a obra arquitetônica de Frank Lloyd Wright, considerada uma referência para a gramática das formas, apresenta uma linguagem e pensamento baseados em regras próprias do sistema algorítmico. Sua familiaridade com os blocos de Froebel na educação escolar contribuiu para o desenvolvimento de habilidades como visão espacial, relação entre o todo e as partes, pensamento modular, estrutura, criatividade e intuição. Segundo Tagliari (2011), na visão pragmática norte-americana, Wright preconizou o contato direto com a natureza, e a filosofia “Learning by Doing”, onde os alunos aprendiam fazendo.
Em um dos artigos publicados pela Bridges Conference, Paul Hildebrandt e Clark Richert (2012) comparam o modo como a maioria das crianças (Fig. 6) aprende a desenhar uma casa, inicialmente por quadrados e triângulos. Com uma visão mais abrangente, Fuller (Fig. 7), quando introduzido ao Método Froebel (séc. XIX), notou a importância das diagonais para a estabilidade do cubo, percebendo que ao remover o cubo obtém-se um tetraedro.
Figura 6. Quadrados e Triângulos
Figura 7. Cubo e Tetraedro
Fonte: Bridges Conference, 2012.
3.1.2 O Legado da Contracultura
Drop City foi uma das primeiras comunidades dos anos 60 que se destacaram no Movimento da Contracultura. Em 1965, um grupo de artistas recém-graduados pela Universidade do Kansas e pela Universidade do Colorado compraram sete acres de terra em El Moro, uma região aos arredores de Trinidad, no sul do Colorado, EUA, com o objetivo de criar uma comunidade independente onde pudessem desenvolver sua arte.
Esta parte da pesquisa tem como objetivo resgatar a história dessa comunidade, retratando qual foi a sua importância para a Arquitetura, a partir do olhar de seus fundadores, o cineasta Gene Bernofsky e sua esposa Jo Ann Bernofsky, juntamente com os artistas Clark Richert e Richard Kallweit, por meio de contatos com a pesquisadora.
A história de Drop City (Fig. 8) pode ser dividida em várias fases, o foco aqui está em sua fase inicial.
Figura 8. Fotografia de Drop City by Myron Wood
“Descobri17
a existência de Drop City Colorado em 1987 em ‘Geodésicas e Cia’, publicação para fins acadêmicos de Vitor Amaral Lotufo e João Marcos Almeida Lopes. Em 1994, tive a oportunidade de conhecer um dos autores, o arquiteto e professor Vitor Lotufo. Nesta ocasião, comentei que eu gostaria de conhecer esta cidade, mas o Vitor me informou que não havia mais nada lá, era uma cidade abandonada. Em 2011, ocasião em que decidi seguir carreira acadêmica e pensei em fazer Doutorado, consegui estabelecer contato pela Internet com Gene Bernofsky. E logo fui estabelecendo contato com os demais. Em 2015 na ocasião da Comemoração do Aniversário de 50 anos de Drop City Colorado18·, conheci pessoalmente Clarck Richert e Richard Kallweit, entre outros que fizeram parte do movimento de arte Criss-Cross. No dia 05 de julho de 2015, Richard me levou para visitar a região onde ficava Drop City; não há quase nada, mas ainda permanece a escola na qual muito dos filhos dos habitantes de Drop City estudaram. Alguns meses depois, conheci Gene Bernofsky e Joan Grossman, durante a apresentação e discussão do documentário com a participação de ambos, no Walker Art Center (Fig. 9), em Minneapolis/ Minnesota. Este evento fez parte da Exposição ‘Hippie Modernism: The Struggle of Utopia’.”
Figura 9. Exposição sobre Drop City
Fonte: Walker Art Center, 2015
Drop City durou cerca de sete anos. Porém, antes de se tornar um modelo para futuras sociedades ou mesmo um modelo de vida em comunidade, teve sua “alma” descaracterizada
17 Autoria própria.
devido a uma invasão de curiosos que para lá migraram e que, infelizmente, não comungavam com os princípios de seus fundadores. Drop City foi uma provocativa social e um experimento físico que, por um breve período, mostrou um modelo de vida alternativo para a América, essencial para o desenvolvimento de relacionamentos sociais e transformações culturais posteriores.
Para Bourriaud (2009), curador e crítico contemporâneo de arte, o papel da arte não é formar uma realidade imaginária e utópica, mas operar num mesmo horizonte teórico e prático: a esfera das relações humanas, que é o postulado básico da Estética Relacional. Os espaços-tempos relacionais, as experiências inter-humanas que tentam se libertar das restrições ideológicas da comunicação de massa, são lugares onde se elaboram sociedades alternativas, modelos críticos, modelos de convívio construído.
A influência da contracultura na prática da arte contemporânea merece um olhar atento. É evidente que o trabalho de uma vanguarda de artistas associados à estética relacional assemelha-se ao “faça você mesmo”, à “autodeterminação”, que fazem parte das práticas expandidas que foram desenvolvidas durante os anos 60.
Logo em seu primeiro ano, a comunidade de Drop City passou de 15 para 20 habitantes e começou a se destacar nas notícias, que rapidamente se espalharam, chamando a atenção de muita gente, entre eles Steve Baer, que estava lecionando na Faculdade de Arquitetura da Universidade do Novo México, em Albuquerque. Nessa ocasião, Baer tinha muito interesse sobre as estruturas poliédricas, e Drop City surgiu como uma oportunidade para que pudesse desenvolver sua pesquisa na prática. Baer precisava de espaço e mão de obra para poder experimentar suas novas invenções e então se aproximou dos Droppers, oferecendo seus projetos em troca de trabalho. Foi desta forma que Baer introduziu os “zomes”.
O zome é um sistema de dome que emprega uma quantidade menor de peças do que as geodésicas de Fuller, e ao mesmo tempo permite mais tolerância de erro. Os domos geodésicos de Fuller exigem precisão total, enquanto que os zomes permitem mais espontaneidade em sua construção, pois é possível modificar a sua estrutura através da variação e alteração dos elementos. Isto incentiva a experimentação, o que contribuiu para resultados diferenciados e únicos. Além de oferecer maior liberdade em relação às regras da geodésica, o seu custo é mais baixo, pois permite o emprego de diferentes materiais.
Steve Baer questiona a simetria presente nas geodésicas de Fuller, que foi libertada pela nova matemática de Baer e autenticada pelo amadorismo e baixo orçamento dos Droppers. A matemática desenvolvida por Baer para a construção dos zomes trouxe uma liberdade que não estava presente nas cúpulas de Fuller. As construções mutantes de Baer introduziram novos
materiais e um novo meio de arrecadação. Segundo Bernofsky, “Steve Baer é, essencialmente, um inventor. Ele inventa tecnologias. Isso é diferente de ser um escravo a serviço das tecnologias.”. Em seus textos e entrevistas, Baer19
comenta quais eram as suas restrições. Considerava que os pisos circulares dos domos, as múltiplas arestas e articulações, de diferentes comprimentos, traziam limitações que comprometiam o conforto dos espaços de alojamento. Baer estudava o trabalho do arquiteto inglês Keith Critchlow e em 1967 lançou a primeira publicação do livro Dome Cookbook, que se tornou referência pelos modelos de construções arquitetônicas, superfícies convexas, domos e geodésicas. Além disso, ensinava a construir coberturas para essas estruturas com car tops (Fig. 10).
Figura 10. Livro sobre a geometria zonohedra
Fonte: Walker Art Center (2015)
Drop City, Libre e Archigram são exemplos significativos da Contracultura na Arquitetura e da Utopia. As ideias de Buckminster Fuller influenciaram os habitantes de Drop City, que começaram a construir estruturas geodésicas e zomes20 com capôs de automóvel. Quando Steve Baer se aproximou da comunidade conheceu Paul Hildebrandt e desta parceria nasceu o Zometool, um kit para a montagem de estruturas geométricas de diferentes escalas, e posteriormente a Zomeworks21, com placas solares. O Zometool22 foi usado por Hoberman no início de seus estudos para compreender e visualizar a geometria que queria desenvolver.
3.1.3 Zometool
O Zometool (Fig. 11) é um jogo educativo, na forma de kit, contendo nós estruturais e barras que propiciam a combinação de seus elementos para a criação de infinitas formas. É
19 Droppers: Faziam “Drop Art”. 20
O Zome nasceu da confluência entre Arte, Arquitetura e Matemática. Foi adotado em Drop City como uma geometria alternativa à geodésica, que nasceu da confluência entre Arte, Arquitetura e Matemática.
21 Disponível em: www.zomeworks.com/about-us/ Acesso em: 20 maio 2015. 22 Disponível em: www.zometool.com. Acesso em: 20 maio 2015.
usado desde crianças até cientistas, para estudos de nanotecnologia e de cristalografia. Com o Zometool, é possível modelar quasecrystals.
A origem está no Zometoy (Fig. 12), criado inicialmente por Steve Baer and Clark Richert. Paul Hildebrandt e o matemático Marc Pelletier se interessaram pela manufatura e fundaram a BioCrystal, Inc. Com a possibilidade do plástico injetável, em 1997 Paul Hiltebrandt fundou a fábrica do Zometool. Trabalharam durante muitos anos na usinagem das peças até alcançar o resultado para o molde de injeção. O sistema educacional de alguns países adotou o Zometool como ferramenta de ensino para as aulas de Matemática, em várias fases da aprendizagem.
Figura 11. Zometool atual Figura 12. Zometoy original
Fonte: Arquivos Bridges Conference, s.d. Fonte: Walker Art Center, 2015
3.1.4 Pesquisas acadêmicas e experimentos
Em sua Dissertação de Mestrado, Costa (2005)apresenta as várias funções ou metáforas como uma identidade viva presente nas estruturas de Hoberman, e exemplifica com a
Hoberman Sphere.
Ataíde (2009), por sua vez, apresenta os conceitos de transformação e flexibilidade presentes nas obras de Fuller. O Standard Living Package é um conjunto de viagem desdobrável e maleável. Na 4D House a flexibilidade era visível tanto no interior como na capacidade da casa ser montada e desmontada facilmente. O design interior primava pela flexibilidade, visível nas camas e chãos pneumáticos, nas portas rolantes e insufláveis e nos espelhos que conseguiam um melhor aproveitamento da luz.
Já Rocha (2010) investiga uma variedade de estruturas articuláveis com foco na geometria da forma a partir das obras de Santiago Calatrava e Chuck Hoberman. E Marques
