جلبک دریایی ، نمک، سیب زمینی و مواد دیگر: هفت ماده ی غیر معمول در کارهای معماری

پروژه ی “خانه ی اسکیمویی نمکی” (“Saltygloo”) ، یک خانه ی اسکیمو ساخته شده از پانل های مدولار شفاف نمکی است. تصویر از متیو میلمن(Matthew Millman)

این مقاله اولین بار در مجله ی متروپولیس(Metropolis) به چاپ رسید، لارا کریستین هرندون (Lara Kristin Herndon) و درک مید(Derrick Mead) بر روی هفت مصالح معماری نو و طراحان متکی به آن ها تحقیق انجام دادند . بعضی از مصالح فرآورده های فرعی هستند، بعضی به ساختمان ها کمک می کنند نفس بکشند و یکی در حال جهش از چاپ سه بعدی به چاپ چهاربعدی (4D printing) است.

هنگامی که آرتور سی کلارک (Arthur C. Clarke) بیان کرد که هر فناوری به اندازه ی کافی پیشرفته را نمی توان از سحر و جادو تمیز داد، از نقطه نظر تماشگران صحبت می کرد، نه از طرف جادوگران. همانطور که لیست مصالح هوشمند (smart material) ما نشان می دهد، فناوری مشکلات سخت را حل کرده است، اما آن را به مرحله ای رسانده است که بیشتر از حرکت چوب جادویی، احتیاج دارد. هر یک از پروژه هایی که در ادامه ذکر می شود فراتر از پاسخ های ساده هستند. خواه یک راه تازه برای نگاه به مشکلات قدیم باشد، ماده ای جدید که کارایی روش های قدیم را به حداکثر می رساند، یا یک روش جدید برای بهره برداری از پتانسیل یک منبع فراوان یا کمتر استفاده شده، در اینجا هفت مبتکری که فناوری را از محدوده ی داستان های علمی تخیلی خارج کردند، نشان داده می شود.

 

اشیاء در حال ظهور : چاپ سه بعدی به وسیله ی نمک، چوب، کاغذ، و مواد دیگر

“ما چندان علاقه ای به چاپ سه بعدی نداشتیم” این را رونالد ریل(Ronald Rael) بیان کرد. او یکی از بنیانگذاران Emerging Objects – به همراه شریکش ویرجینیا سن فراتلو (Virginia San Fratello) –  یک شرکت طراحی و تحقیقی که مواد جدید را برای چاپ سه بعدی توسعه داده است، می باشد. ” اما ما هر دو پرفسور هستیم، پس با فناوری سرو کار داریم. و شروع به آزمایش کردیم”. سن فراتلو، برنده ی جایزه ی نسل آینده ی مجله ی متروپولیس، و نویسنده ی “معماری زمینی” (Earth Architecture) با خاک رس شروع کرد. رونالد ریل می افزاید” از آنجا به بعد، کار خود را با دانه های شن و ماسه، مخلوط های سیمانی، و سپس چوب ادامه دادیم”

رونالد ریل تصور می کند ،سرتاسر محیط های ساخته شده با مواد افزودنی ساختمانی درست شده اند. Emerging Objects پیش از این یک سری گزینه پیشنهاد داده بود، از آجرهای پلیمری با دوام با اشکال هندسی پیچیده گرفته ، تا چوب، کاغذ، نمک، نایلون، و اکریلیک. “خانه ی اسکیمویی نمکی” (Saltygloo)- یک خانه ی اسکیمویی ساخته شده از پانل های مدولار نمکی- نشان می دهد که چگونه مصالح چاپ شده می تواند مزیت بصری ایجاد کند و به یک فضای داخلی قابلیتی اضافه کند.

با چنین طیف گسترده ای از مواد در دسترس ، چگونه ریل و سن فراتلو یکی را برای تحقیقات بعدی تعیین کردند؟ ” ما به ثبات علاقه داشتیم” ریل این را گفت و افزود ” این چوب از زباله های صنعتی به دست می آید”. کاغذ آن ها نیز از روزنامه های بازیافتی به دست می آید. ” به قطعات معماری ظریف علاقمند بودیم” . چوب و سیمان پلیمری می توانند الیاف مسلح شده برای استحکام بیشتر و در معرض پرداخت های گوناگون باشند. ریل می گوید: “آن ها واقعا قوی و زیبا هستند. پناسیل عظیمی در استفاده ی از این مصالح به روش های انعطاف پذیر و پایدار جدید وجود دارد.”

برای دیدن جزییات بیشتر بر روی عکس ها کلیک کنید.

 

کریستی ون نورت (Kirstie van Noort): رویکردی جدید به سرامیک های سنتی

بعضی از طراحان بر روی تولید هوشمندانه تر مصالح کار می کنند، طراح محصول کریستی ون نورت با حساسیت بیشتر بر روی تولید اشیاء، تمرکز کرده است. پروژه ی برخورد رنگ او با همکاری راجر آرنت (Rogier Arents) ، متشکل از ظروف چینی ای است که با آب کلم قرمز اشباع و سپس به دقت در حمامی از PH های مختلف غوطه ور شده اند. تاثیر آن شگفت آور است: رنگ گیاهی نزدیک به سیاه اولی تغییر می کند، و طیفی از رنگ های خاکی از طلایی گندمی تا سبز هوکر (hooker’s green)،و همچنین شنگرف،لاجوردی، و بنفش حاصل می شود. اخیراً، ون نورت از این روش بر روی صفحه های چینی بزرگ تر- میزهای کناری- علاوه بر بشقاب ها، کاسه ها و فنجان ها استفاده کرده است.

محصولات Color Collision با یک لعاب شیشه ای شفاف پرداخت می شوند و خشک می شوند ، اما سطح زیرین از خاک رس خام آن ها که بدون پوشش باقی می ماند به پروژه های دیگری از ون نورت به نام 6:1 ، مرتبط می شود. این نسبت به میزان زباله ای که برداشت می شود تا ظروف سفالی چینی تولید شود، اشاره دارد: هر کیلوگرم سفید خالص(2.2 پوند) مستلزم 6 کیلو گرم (13.2 پوند) خرد و ریز های دور ریخته است. محصولات 6:1 خودتزیین شده هستند، اگر بتوان گفت- مقدار ناچیزی سفال به رنگ بژ و حنایی، ظاهر این مکان ها را به نماینده ای از 4 معدن انگلیس که این مواد خام از آن جا می آیند، تبدیل می کند.

برای دیدن جزییات بیشتر بر روی عکس ها کلیک کنید.

 

بازیافت سنگ (Stonecycling): تبدیل ضایعات ساختمانی به مواد خام

 

فرآیند StoneCycling به صورت تصویری توضیح داده شده است ( فقط گرما اضافه شود). تصویر از لیسا کلاپ (Lisa Klappe)/ دانشکده ی طراحی آیندهوون

نرم کردن، فشار، و اضافه کردن گرما: این فرآیند تولید سنگ در طبیعت است. زمانی که طراح محصول تام ون سوت (Tom van Soest) در دانشکده ی طراحی آیندهوون تحصیل می کرد موفق شد این فرآیند را با استفاده از یک چرخ سمباده و کوره، مکانیزه کند. مواد خام از تخریب و ساخت زباله یا پس مانده ی صنعتی – هر چیزی از آجر گرفته تا پانل های خورشیدی- بدون نیاز به مواد چسبنده، به دست می آید. این بدان معناست که محصولات StoneCycling ( شرکتی که ون سوت(van Soest) با همکاری دستیارش، وارد ماسا (Ward Massa) تاسیس کرد) نشان دهنده ی امکان وجود یک چرخه ی تولید مستمر بدون مواد زائد است. سطح کانتر آشپزخانه می تواند اسیاب شود تا تقریبا به یکنواختی شن در آید و از نو ریخته گری شود، به عنوان مثال به عنوان کاشی های معماری بام.

روکش های معماری آزمایشی، همچنان در حال پیشرفت و توسعه است، از انواع مختلفی از مواد زائدی تولید می شوند که این مواد به طور معمول دفن می شوند. تصویر از Stonecycling

استفاده از ماده ی زائد به عنوان مواد خام هوشمندانه تر از یک مورد است. ماسا می گوید: ” ما فرآیند بازیافت فعلی را قطع می کنیم که اغلب به معنی down-cycling است”. بزرگترین چالش پیدا کردن مقادیر زیادی از ماده ی زائد مناسب و سازگار است، اما شرکایی که تمایل به انجام کار لازم برای تامین مواد “خالص” دارند ، در حال زیاد شدن است. محصولات StoneCycling در حال حاضر تحت آزمایش و پیشرفت بیشتر پیش از شروع تبلیغات در آخرای امسال است.

مواد زائد ساختمانی پودر شده، حاصل از سه نوع آجر مرمت شده (reclaimed brick). تصویر از Stonecycling

 

جولیا لومان (Julia Lohmann): نوآوری با جلبک دریایی

هنرمند و طراح جولیا لومان کسی که لامپ ها را از معده ی گوسفند و مبلمان را از صابون ساخت، می گوید:” من سال ها روی مواد کم ارزش کار می کردم. داستان این مصالح بخشی است که در ان ارزش آن ها مشخص شد. برای من عجیب بود که ما یک حیوان را می کشیم، و قسمت هایی از آن را می خوریم و بخشی را می پوشیم – اما در مورد قسمت های دیگر می گوییم “اه، از اون استفاده نمی کنم”.

“Oki Naganode ” نصب شده ی او در سال 2013 که از جلبک دریایی ناگا ژاپنی ساخته شده است، از گفتگوی او با پرورش دهندگان جلبک دریایی که در طول اقامت در ژاپن ملاقات کرده بود، الهام گرفته شده است. او با خنده افزود: “من به همه چیز به عنوان یک سازنده نزدیک می شدم، تا زمانی که از آن ها پرسیدم” با این جلبک دریایی چه کار می کنید؟”از اینکه جواب بسیار ساده بود شگفت زده شدم “اوه، ما آن را می خوریم. این تمام کاری است که با آن می کنیم””.

جلبک دریایی سموم آب را فیلتر می کند که زمانی که آن را فقط برای غذا پروش می دهید این امر مشکل ساز است. اما اگر به عنوان ماده خام استفاده شود، زندگی به عنوان تصفیه کننده ی آب از سودمندی آتی آن کم نمی کند. لومان در استفاده از جلبک دریایی پیشقدم شد که به آن اجازه داد در روکش مبلمان استفاده شود یا منعطف و نیمه شفاف ، مانند چرم باقی بماند.

لومان ،بر روی الینور آستروم (Elinor Ostrom) اقتصاددان آمریکایی که بر روی خصوصیت مشترکی کار می کرد و برنده ی جایزه نوبل بود ، به عنوان اعتبار حساب می کند. او می گوید که جنگل های کلپ(Kelp) ، باید به عنوان کالای مشترک نگاه شود: “آستروم پی برد که کالای مشترک باید خوب کنترل شوند. دوست دارم از این کشف به عنوان مبنایی برای روشی که در آن با دانش به یکدیگر بازپرداخت می دهیم، استفاده کنم”

برای دیدن جزییات بیشتر بر روی عکس ها کلیک کنید.

 

آینده نساجی : تفکری فراتر از تار و پود

قالب برنجی، زنگار مسی تزیینی ای را به آجرهای قرمز نصب شده در پروژه ی Smart by Nature، وام داده است. تصویر از لوکی اسمیتس (Loekie Smeets)

بیشتر از 10% پروژه ی آیوی وانگ (Ivy Wang) ، در طی مطالعات او در برنامه ی آینده ی نساجی کالج مرکزی هنر و طراحی سنت مارتینز (Central Saint Martins) ساخته شد. او در این برنامه متوجه پلیمرهای پلاستیکی در مجموعه ی مواد زائد حاصل از تولید بیوسوخت سیب زمینی ، شد. آن “10%” شکل ، دیواره سلولی سیب زمینی است که به عنوان سوخت، بی مصرف است اما هنوز نشاسته ی کافی برای ساخت پلاستیک را دارد. پلاستیک وانگ که با همکاری ازمایشگاه تحقیقاتی یورگن دنکه(Jurgen Denecke) در دانشگاه لیدز ساخته شد، یادآور باکلیت (Bakelite) است. او کار استودیوی Formafantasma را به احیای تاریخ کهن پلاستیک های زیستی در قرن بیست و یکم کشاند. مانند StoneCycling مواد ون سوت، یا ظروف 6:1 ون نورت، آگاهی از پلاستیک وانگ از تفسیر ابتکاری یک جریان زباله ی صنعتی به دست می آید.

 باران اسیدی باید تنها به این “بهبود” معماری سرعت بخشد. تصویر از لوکی اسمیتز(Loekie Smeets)

لوکی اسمیتز (Loekie Smeets)، یکی دیگر از فارغ التحصیل های رشته ی آینده نساجی،رویه ی متفاوتی را انتخاب کرد: طرح های Smart by Nature مصالح معماری بودند که با گذشت زمان بدون نیاز به تعمیر و نگهداری ، بهبود می یافتند. فلزآلات برنجی روی آجرهای قرمزی که با شیارهای هندسی به هم پیوسته، خط دار شده اند، نصب می شود. زمانی که پیچ و مهره های تزیینی بوسیله ی باران مرطوب می شوند، زنگار مس فیروزه ای رنگ مشخصی به طرف پایین، میان شیارهای آجرها حرکت می کند، به تدریج یکدست می شوند. نتیجه یک کار خارجی زیبا است که ممکن است در 20 سال بعد از نصبش بهتر از زمانی که نو بود شود.

پس مانده های تولید سوخت زیستی(Biofuel) ، مانند دیواره های سلولی سیب زمینی، قابل هدفگذاری مجدد و ارزانی دهنده ی پلاستیک های متفاوت جدید برای بیشتر از 10% پروژه است. تصویر از آیوی وانگ (Ivy Wang)

 

مرکز معماری، علوم و بوم شناسی (CASE) : بررسی فنی بازده انرژی پوشش های ساختمان

ارائه یک سیستم پوششی اکوسرامیک (EcoCeramic) مانند آنچه در ساختمان چند طبقه ی منهتن دیده می شود. تصویر از کلی وین (Kelly Winn) و براردو ماتالوچی (Berardo Matalucci)، CASE RPI/SOM

دو پروژه ی اخیر توسعه یافته توسط مرکز علوم و بوم شناسی معماری (CASE)، از مصالح پیشرفته به جای سیستم های تخلیه انرژی پرهزینه برای بهبود کنترل محیطی داخل، استفاده می کنند. “ما به مشکلات و فرصت های سیستم های در حال توسعه می نگریم” این را جیسون وولن (Jason Vollen) دستیار مدیر در CASE بیان کرد. “مشکلی که ما در بسیاری از نقاط جهان با آن روبرو هستیم توانایی تنظیم میزان رطوبت با انرژی پایین است. اگر بتوانید آن را با مصالح انجام بدهید بهتر است.”

هر دو مصالح خشک کننده ی مجتمع ساختمانی(Building-Integrated Desiccant Materials (BIDS)) و سیستم های پوششی اکوسرامیک (EcoCeramic) پیشرفته (EcoC) به خواص ترمودینامیکی اصلی و کاهش رطوبتی موادشان برای کاهش حرارت و رطوبت وابسته اند، و  سیستم های HVAC را کارآمدتر می کنند. ایده ی یک ساختمان به عنوان یک پوشش راهنمای بسیاری از پروژه های CASE است: وولن توضیح می دهد:” مقداری زیادی از انرژی از طریق پوشش منتقل می شوند، و کاری که ما در تلاش برای انجام آن هستیم تبدیل آن انرژی است.پس، به طور ایده آل ، ما انرژی را برای مصارف دیگر به دام می اندازیم”، این در مقایسه با دیدگاه متعارفی است که در آن ساختمان ها به عنوان موانع نفوذناپذیری که نیروهای خارجی را دور نگه می دارند و به صورت ناکارآمد جو داخل معبری که در درون آن ساخته شده است را کنترل می کنند، قرار دارد. او مثالی می زند که در آن” بعضی مواقع تهویه ی مطبوع در فصل زمستان زمانی که هوای سرد کاملا خوبی در خارج دارید، کار می کند” اکوسرامیک بنایی یک مانع قابل نفوذی را به وجود می آورد که با استفاده از رنگ طبیعی ،هوای سرد را از داخل خود عبور می دهد . هر دو پروژه همچنین، تاثیر شدید را با استفاده کاربرد مواد با فراوانی زیاد، کاهش می دهد. وولن می گوید: ” سیلیکون، آلومینیوم- این مواد به آسانی در دسترس هستند. این مواد خام که سرامیک را تشکیل می دهند به صورت طبیعی به وسیله سطح زمین تولید می شوند.”

برای دیدن جزییات بیشتر بر روی عکس ها کلیک کنید.

 

 اسکایلر تیبیتز(Skylar Tibbits) : حرکت چاپ سه بعدی به درون ابعاد چهار بعدی

برای نمونه سازی سریع، شتابی در حال شکل گیری است، اما لزوما اسکایلر تیبیتز (Skylar Tibbits) را تحت تاثیر قرار نمی دهد.” مردم در تلاش برای ساخت پلاستیک، سرامیک، فلز- چیزهایی که از نظر عملکرد قابل مقایسه با مواد فیزیکی و محصولات امروزی باشند- هستند”. نه این که تیبیتز چاپ سه بعدی را ردکند. در عوض، او می پرسد :” چرا نتوانیم از آن برای ساخت مصالحی استفاده کنیم که نمی توانستیم به روش های دیگری بسازیم؟”

تیبیتز در آزمایشگاه تحقیقاتی که در MIT راه اندازی کرده بود، موادی که به محرک های زیست محیطی به روش های گوناگون واکنش نشان می دهند را طبقه بندی کرد،که منجر به قابلیت توکار با طیف گیج کننده از پتانسیل عملی شد. او اصطلاح “چاپ 4 بعدی “(4-D printing) را برای بیان این روش ابداع کرد.” ایده ی پشت چاپ 4 بعدی این بود که چاپ سه بعدی را به بیرون محدوده ی استاتیکی براند، تا سازه های فعال چاپی ای به وجود آورد که می توانند دگرگون شوند و پیکربندی مجدد – تغییر شکل ، ظاهر، و خواص- یابند. بنابراین، آن ها تبدیل به محرک ها، حسگرها و وسیله های محاسبات فیزیکی می شوند.”

در عمل، این به معنی محصولاتی است که به محرک های خارجی واکنش نشان می دهند مانند آج های تایر که روی یخ ،تغییر شکل می دهند، یا کفش های هوشمند که به وضعیت مسیر واکنش نشان می دهند. او می گوید: ” یکی از بزرگترین موانع در ساخت دستگاه های هوشمند نیرو است. شما نمی خواهید بسته های باطری همه جا باشند، سیم ها سرتاسر همه چیز کشیده شوند. اگر بتوانید سازه ای را چاپ کنید که در پرواز تغییر شکل دهد، این یک کاربرد بزرگ است.”

برای دیدن جزییات بیشتر بر روی عکس ها کلیک کنید.

 

Lara Kristin Herndon & Derrick Mead. “Seaweed, Salt, Potatoes, & More: Seven Unusual Materials with Architectural Applications” 07 May 2014. ArchDaily. Accessed 10 May 2014.