3D-printade keramiska byggnadselement

Ifö Center + Arkitekturskolan vid Lunds Universitet = 3D-printade keramiska byggnadselement

Vilka synergier finner vi mellan utbildning, konst and industri?

Under våren 2020 inleddes ett speciellt samarbete mellan Arkitektskolan vid Lunds Universitet (master studion Spatiala Experiment) och det konstnärsdrivna kulturhuset Ifö Center.

Man finner Ifö Center i Iföverkens Industriområde i centrala Bromölla. Industriområdet och fabrikerna är ett av Sveriges äldsta center för keramisk produktion, med industriell aktivitet sedan 1880-talet. Leran, kaolinet, hämtas precis utanför fabriken i en fyndighet vid Ivö-sjön.

Ifö Center har både så kallade "artist in residence", olika aktiviteter för grupper utanför kulturhusets organisation och flertalet intressanta samarbeten med andra organisationer. Läs mer om Ifö Center på deras hemsida: https://www.ifocenter.com/

Ifö Center culture house - image from Bromölla kommun

Ifö Center kulturhus - bild från Bromölla Kommun.

Master studion Spatiala Experiments tema är influerat av digital design, digital fabrikation och algoritmdrivna processer. Arkitektstudenterna utforskar flertalet olika områden, vilka inkluderar 3D-printing för vår byggda miljö.

Utställningen kommer visa processen, experimenten och resultatet av det pågående samarbetet mellan Ifö Center och Spatiala Experiment.

Konceptet i studion Spatial Experiments innefattar att omfamna de möjligheter som digital design och tillverkning ger oss, både som designers men också som invånare i vår byggda miljö. Studion ämnar att återuppliva den förindustriella uppfattningen om massanpassning och specialtillverkning med hjälp av digitala tillverkningsmetoder så som 3D-printning, CNC-fräsning och robotmanipulation. Många kvaliteter inom vår byggda miljö kan berikas genom just massanpassning, såsom estetisk variation, hållbarhet och strukturell prestanda.

3D printing at Ifö Center - Close up of prototype 2

3D-printad keramik - närbild av den protyp som Spatiala Experiment 2 tillverkade på Ifö Center.

Utforskningar inom ämnet får substans och skapar synergier när de utförs tillsammans med andra sektors, som konst och industri. Kombinationen av LTHs Arkitektskolas expertis inom 3D-printning, Ifö Centers expertis inom lera och den rika keramikhistoria inom Ifö Industripark lade grunden för ett mycket intressant projekt. En stor del av processen cirkulerade kring mötet mellan digital design och tillverkning. När man ämnar använda algoritmer och digital tillverkning till sin maximala potential så behöver design och konstruktion ta hänsyn till varandra samtidigt: designprocessen blir cirkulär snarare än linjär.

Tidigt i projektet var målet att bygga en storskalig paviljong av 3D-printad keramik, som skulle byggas på plats i Bromölla vid Ifö Center. Därför cirkulerade designprocessen kring balansen mellan den lilla och den stora skalan, skrivarens storleksbegränsningar och ambitionerna mot en arkitektonisk rumslig upplevelse. Tidslinjen var uppdelad i två delar, varav den första blev designprocess och forskning vid Lunds universitet, den andra produktion och konstruktion vid Ifö Center i Bromölla. Pandemin begränsade dock den andra delen.

Charrette 4 Isabella Robino, Ali Dabdoub and Sina Rozibay - visual 2

Studenterna gjorde en inspirerande resa till Ifö Centers anläggningar i Ifö industripark innan resebegränsningarna infördes. Studion kunde också resa till Keramiskt Center i Höganäs för att genomföra en pro-bono keramikworkshop och lära sig mer om det svenska keramiska arvet.

Under forskningsfasen började studenterna med vad som kallas en "design charrette", en snabb tävlingsprocess. När det gäller den globala skalan borde tävlingsförslaget dra nytta av att vara dynamisk. Med andra ord behövde en design skapas som skulle kunna vara upplevas som komplett oavsett hur många delar som gjordes. Studenterna landade i fyra olika aggregeringssystem. Alla dynamiska, med olika uttrycks- och konstruktionslogiker.

Charrette 1 Aloys Heitz, Lara Yousef and Tor Möller

Charrette 1 Aloys Heitz, Lara Yousef och Tor Möller

Charrette 2 Ludvig Johnsson Werstam, Svavar Magnússon and Hedda Mannhard

Charrette 2 Ludvig Johnsson Werstam, Svavar Magnússon och Hedda Mannhard

Charrette 3 Zornitsa Kovacheva, Allan Huang and Henrik Pregler

Charrette 3 Zornitsa Kovacheva, Allan Huang och Henrik Pregler

Charrette 4 Isabella Robino, Ali Dabdoub and Sina Rozibay

Charrette 4 Isabella Robino, Ali Dabdoub och Sina Rozibay - fortsatt utveckling av detta förslag.

Arbetsflödet för keramisk 3D-printning liknar, men är ändå annorlunda från, 3D-utskrift i plast. Om man jämför egenskaper mellan plast och lera, så inkluderar 3D-printad lera ingen självbindning, låg överhängstolerans och en icke önskan om icke-avtagbara stöd. Leran behöver en andra bearbetning, bränning, för att få strukturella egenskaper och inte vara spröd - plasten å andra sidan härdar så fort den har extruderats i några sekunder.

3D printing at Ifö Center - Close up of MIA- mix with chamotte

3D-printing på Ifö Center - Närbild av MIA mix med chamotte.

Därför blev designen som studenterna utvecklade ett smart möte mellan begränsningarna och möjligheterna med 3D-printad keramik. Studion utvecklade en algoritm som skapar ett vertikalt system med en kontinuerlig utskriftspath genom hela konstruktionen. Studion utvecklade denna algoritm i samband med en stor tillverkningsstudie.

Iterativa tester - Av studenter i Spatial 2

Under sommaren 2020 reste en liten grupp bestående av lärare och en handfull (då tidigare) studenter till Ifö Center för att skriva ut en prototyp av den lokala MIA-mixen på plats. En möjlighet att tillverka på ettnytt vis med en äldre, lokal lermix.

3D printing at Ifö Center - mixing MIA clay by hand and iterativly finding out the best ratios

3D-printing på Ifö Center - mixa MIA mix för hand and via iterativa tester hitta rätt blandningsratios.

Nedan kan man se ett photomontage av den slutgiltliga prototypen. Vid ett senare tillfälle 2021 kommer murbruk introduceras mellan stenarna i samband med en inre strukturell ryggrad av stål.