Por que pesquisar e inovar em arquitetura? Em uma conversa com a arquiteta Jenny E. Sabin, mergulhamos na ligação crítica entre pesquisa e prática em arquitetura. Buscando o desenvolvimento de um novo modelo, sua equipe incorpora uma abordagem interdisciplinar que introduz conexões entre essas áreas, fomentando a colaboração tanto com cientistas quanto com engenheiros.
Observando o comportamento da natureza, o método proposto integra descobertas biológicas e matemáticas ao processo de design. Após passar por um processo de teste sistemático, essas percepções são aplicadas na fase de design generativo do projeto para criar soluções adaptativas e responsivas de materiais. Analisando suas estratégias de pesquisa e design, mostramos como ela traduz a pesquisa em prática arquitetônica.
Incorporando ferramentas digitais para um projeto integrativo
A arquitetura e o design encontram-se em meio a uma profunda revolução de paradigma, estreitamente entrelaçados com as tecnologias emergentes, tais como ferramentas e fabricação digital. Essa transformação está causando um impacto radical tanto no processo de design tradicional quanto no papel dos arquitetos, bem como na maneira como concebemos e gerenciamos sistemas materiais. Por meio de tecnologias revolucionárias, como a impressão 3D e a robótica, a arquitetura agora opera em um ambiente plenamente integrado. De acordo com Jenny E. Sabin, ao delinear um percurso de ferramentas ou um conjunto de manobras robóticas, não só é possível incorporar aspectos como materialidade, geometria e padrões, mas também torná-los intrínsecos ao próprio processo de design.
Para Sabin, desenvolver um novo modelo para conduzir pesquisas através de fronteiras disciplinares aborda três preocupações principais. Uma diz respeito à mudança na forma como nos envolvemos com a tecnologia e a segunda a como ela impacta a forma como projetamos e construímos dentro de uma nova forma de fabricação. A terceira está relacionada à necessidade de soluções materiais colaborativas devido à crise de sustentabilidade e climática.
Pesquisa inspirada na natureza para moldar processos de design generativo
Ao criar um processo de design generativo, ela vê a natureza como um modelo para o design. A pesquisa tem como objetivo principal entender os processos e comportamentos subjacentes a esses sistemas, não a tradução do que pode constituir uma forma estética. Ao estudar a natureza para refletir sobre nosso paradigma e contexto atual, seu trabalho analisa como a materialidade, geometria, padrões, eventos e programas da natureza estão intrinsecamente ligados. Sua equipe mergulha na natureza para extrair modelos e ferramentas de design que possam influenciar os futuros projetos arquitetônicos.
Uma das questões fundamentais que orienta minha pesquisa é: Como os edifícios e seus sistemas materiais integrados podem se comportar mais como organismos, respondendo e se adaptando a contextos locais? - Jenny E. Sabin
Integrar a materialidade em todas as fases de pesquisa e design
Todo o processo de pesquisa é direcionado materialmente. A estrutura de como a pesquisa é conduzida e vinculada ao design começa com o desenvolvimento de ferramentas digitais, que englobam visualizações e simulações focadas na modelagem de comportamento, juntamente com conjuntos de dados.
A segunda fase envolve prototipagem arquitetônica. Considerando que nem todos os sistemas biológicos são dimensionáveis, o processo lida com a escala incorporando materiais e formas na impressão 3D e fabricação robótica. Na terceira fase, os protótipos desenvolvidos passam por avaliação com base em considerações arquitetônicas e design de construção ecológica, analisando como a pesquisa está sendo traduzida em estruturas construídas.
Normalmente não começamos com um problema específico a ser resolvido, mas geramos problemas ao longo do processo de pesquisa. Esta é uma metodologia diferente, muito ligada ao design generativo. - Jenny E. Sabin
Traduzindo pesquisas em estruturas construídas
Além do Laboratório de Pesquisa na Universidade Cornell, onde ela se envolve em pesquisa fundamental com colaboradores e estudantes, Sabin também trabalha com seu estúdio de arquitetura experimental independente. Essa prática permite que ela aplique soluções materiais em estruturas tangíveis. Para exemplificar esse processo, revisamos o estudo da cor estrutural e a construção de um pavilhão permanente.
Como parte de um projeto de pesquisa anterior financiado pela National Science Foundation, em colaboração com cientistas de materiais, biólogos e engenheiros elétricos, eSkin estudou a cor estrutural. Ao contrário da coloração baseada em pigmentos, a coloração estrutural opera na escala nanométrica, envolvendo a textura e a geometria dos materiais, bem como sua interação com a luz em comprimentos de onda específicos. Esse fenômeno pode ser observado em diversos organismos naturais, como as asas da borboleta Blue Morpho ou as penas dos beija-flores.
Através das mudanças de padrão, conformidade, geometria e estrutura, o projeto manipula características dos materiais, incluindo cor, transparência e opacidade. Aqui, a mudança de cor é gerada por um efeito óptico, como refração ou interferência, ao invés de uma mudança de pigmento. Essas cores também dependem do ângulo de visão ou da orientação em relação ao material fornecido.
Trabalhando ao lado de cientistas de materiais e biólogos, a pesquisa desenvolve um material de tecnologia de filme fino que pode servir como uma pele, capaz de se integrar tanto em edifícios existentes quanto em novas construções de fachadas contemporâneas.
Estabelecendo a ligação entre a escala nano e a pele do prédio, a equipe trabalhou com um filme dicróico, um produto da 3M, para traduzir e dimensionar as mesmas características do polímero orgânico em que a pesquisa se baseava. Isso permitiu a criação de uma unidade de fachada de protótipo em escala humana que muda dinamicamente o gradiente de cor, fazendo a transição de opaco para transparente.
Em paralelo com a pesquisa fundamental, a prática recebeu uma comissão do College of Human Ecology para construir uma estrutura de pavilhão permanente no Campus Cornell. Melhorando as interseções entre pesquisa e prática, Polyform permitiu que a equipe aplicasse sua pesquisa em cor estrutural em uma escala urbana do campus.
Para Jenny E. Sabin, "os projetos se tornam demonstradores do que é possível". Exibir essas estruturas que mudam de brilho para o público em geral permite que eles vivenciem as propriedades dinâmicas das soluções baseadas na natureza.
Pesquisando as possibilidades de arquitetura e estética sustentáveis
Atualmente, o Sabin Design Lab está focado em sustentabilidade e estética em arquitetura (SAA). Analisando o comportamento do girassol em ambientes naturais - e seu mecanismo heliotrópico - este projeto de pesquisa desenvolve Integração de Fotovoltaicos em Edifícios (BIPV) usando design computacional e impressão 3D. Isso visa criar filtros e painéis altamente personalizados e não padronizados
Ao estudar o comportamento interno de um girassol, o processo modelou esses comportamentos para entender como eles poderiam ser extraídos analogicamente. Isso resultou em um conjunto de drivers de design que poderiam ser traduzidos para o projeto. Ao alavancar a impressão 3D e a fabricação digital, os modelos facilitaram a compreensão de como os sistemas integram a dinâmica da luz e da energia.
A pesquisa está focada na ideia de que o significado da beleza e do design é igualmente essencial para a forma e a função, sem uma distinção hierárquica entre esses conceitos. Para Jenny E. Sabin, "assim como nos sistemas naturais, a beleza está intrinsecamente ligada ao desempenho do organismo".
Procurando aplicar essas descobertas a projetos residenciais, o projeto visa substituir painéis solares ligados ao teto convencionais que não se alinham à estética do edifício. Ele cria configurações não convencionais de painéis solares que não apenas maximizam a energia, mas também são esteticamente atraentes. Em menor escala, a pesquisa também contempla a integração potencial de abrigos portáteis, propondo uma pele capaz de coletar energia e fornecer estações de iluminação ou carregamento.
O escopo de trabalho de Jenny E. Sabin abrange a visualização e a simulação de conjuntos de dados espaciais complexos, além de abordar questões de artesania, fabricação e produção em uma variedade diversificada de sistemas materiais. Esses sistemas incluem tecidos, tricotados e entrelaçados, cerâmicas produzidas rapidamente por prototipagem e impressão 3D, bioplásticos e hidrogéis, bem como metais cortados a jato d'água.
Para o desenvolvimento de eSkin, a equipe foi composta por Jenny E. Sabin e Andrew Lucia (arquitetura), Universidade de Cornell; Shu Yang (Materiais Science), Jan van der Spiegel e Nader Engheta (engenharia elétrica e de sistemas), Kaori Ihinda Stansbury, Peter Lloyd Jones (Biologia Celular), Universidade da Pensilvânia.
A equipe da Polyform foi composta por Jenny E. Sabin; Gerente de Projeto Dillon Pranger; Design e produção Jordan Berta, Madeline Metawati Eggers, Charles Cupples, John Hilla, Byungchan Ahn e Michael Paraszczak.
A equipe de pesquisa da SAA é composta por Alexander Htet Kyaw, Anita Lin, Begum Birol, Omar Dairi, Jeremy Bilotti, Allison Bernett, April Jeffries, Nicole Jenelle, Mariana Bertoni e Jenny E. Sabin.
