Resumen de Matter-robotic calibration for bioshotcrete

Maite Bravo, Stephanie Chaltiel, Wilfredo Carazas

• español

  Las técnicas de construcción asociadas a la arquitectura tradicional con tierra se caracterizan por recurrir a tareas manuales laboriosas en las que se suceden varias capas de mezcla de arcilla sobre un encofrado ligero, como en el caso de la técnica de los bajareques. Existen soluciones más sostenibles para el uso de cemento, como la proyección de materiales (shotcrete) o la pulverización de cemento sobre encofrados ligeros de tela, hinchables o de mallas metálicas. El presente estudio explora las técnicas robotizadas de fabricación digital de estructuras monolíticas de barro. Su objetivo es reformular el uso de la arcilla como material sostenible para reducir el recurso a tareas laboriosas, minimizar el uso de encofrados e implementar procesos de fabricación robotizada. Esta novedosa técnica se denomina bioshotcrete y se caracteriza por ser un proceso de fabricación innovador de aporte por pulverización robotizada secuencial con mezclas naturales y crudas de arcilla sobre un encofrado ligero temporal. Se describen y analizan dos casos de estudio que muestran dos técnicas distintas: la pulverización de mezclas de arcilla mediante un brazo robotizado y mediante drones. Se destacan los pormenores y se resaltan las consideraciones más importantes, como pequeños ajustes en la formulación de materiales y las secuencias de aplicación, las estrategias de herramientas robotizadas y las acciones robotizadas personalizadas. Esta serie de experimentos se ideó como un experimento en evolución para responder a desafíos como la limitación en la distancia de alcance y el peso de las máquinas que había que transportar hasta el emplazamiento de los trabajos, y para probar las posibilidades que ofrecen las técnicas recién descubiertas que utilizan drones para el aporte aéreo de material. En cada aplicación de mezcla de arcilla se estudiaba el funcionamiento de la herramienta con la materia (velocidad de pulverización y adhesión a la superficie). Recientes pruebas han introducido mejoras adicionales, como el uso de las corrientes de aire que generan las hélices de los drones para ayudar a secar las distintas capas. Nuevas conclusiones permiten determinar que esta técnica no solo está modificando los nuevos procesos de fabricación digital y de diseño sino que plantea posibles aplicaciones futuras y muestra nuevos escenarios para envolturas sostenibles de barro a gran escala.

• català

  Les tècniques de construcció associades a l'arquitectura tradicional amb terra es caracteritzen per recórrer a tasques manuals laborioses en què se succeeixen diverses capes de barreja d'argila sobre un encofrat lleuger, com en el cas de la tècnica dels bajareques. Hi ha solucions més sostenibles per utilitzar el ciment, com ara la projecció de materials (shotcrete) o la polvorització de ciment sobre encofrats de roba lleugers, inflables o de malles metàl·liques. Aquest estudi explora les tècniques robotitzades de fabricació digital d'estructures monolítiques de fang. L'objectiu és reformular l'ús de l'argila com a material sostenible per no recórrer tant a tasques laborioses, minimitzar l'ús d'encofrats i implementar processos de fabricació robotitzada. Aquesta nova tècnica rep el nom de bioshotcrete i es caracteritza per ser un procés de fabricació innovador d'aportació per polvorització robotitzada seqüencial amb barreges naturals i brutes d'argila sobre un encofrat lleuger temporal. Es descriuen i s'analitzen dos casos d'estudi que mostren dues tècniques diferents: la polvorització de barreges d'argila amb un braç robotitzat i amb drons. Se’n destaquen els detalls i se’n ressalten les consideracions més importants, com ara petits ajustaments en la formulació de materials i en les seqüències d'aplicació, les estratègies d'eines robotitzades i les accions robotitzades personalitzades. Aquesta sèrie d'experiments es va idear com a experiment en evolució per respondre a desafiaments com ara la limitació en la distància d'abast i el pes de les màquines que calia transportar fins a l'emplaçament dels treballadors, i per provar les possibilitats que ofereixen les tècniques acabades de descobrir que utilitzen drons per a l'aportació de material. A cada aplicació de barreja d'argila s'estudiava el funcionament de l'eina amb la matèria (velocitat de polvorització i adhesió a la superfície). Proves recents hi han introduït millores addicionals, com ara l'ús dels corrents d'aire que generen les hèlixs dels drons per ajudar a assecar les diferents capes. Noves conclusions permeten determinar que aquesta tècnica no només està modificant els nous processos de fabricació digital i de disseny, sinó que planteja possibles aplicacions futures i mostra nous escenaris per a embolcalls sostenibles de fang a gran escala.

• English

  Construction techniques associated with traditional raw earth architecture are characterised by laborious manual tasks in which each clay mix is deposited in layers over a light formwork, such as with the wattle and daub technique. More sustainable solutions also exist for the use of concrete, including shotcrete or sprayed concrete over light formwork composed of fabrics, inflatables or metal meshes. This research explores robotic techniques for the digital fabrication of monolithic earthen shells, with the objective of reformulating the use of clay as a sustainable material to reduce laborious tasks, minimize the use of formwork, and to implement robotic fabrication processes. This unique technique is called “bioshotcrete” and is characterised by an innovative fabrication process of sequential robotic spraying deposition of different natural raw clay mixes over a temporary light formwork. Two case studies are described and analysed featuring two distinctive techniques: clay mixes sprayed with a robotic arm and with a drone. Details are highlighted, and key considerations are identified, in terms of subtle adjustments for the material formulation and application sequences, robotic tooling strategies, and customised robotic actions. This series of experiments was formulated as an ongoing experiment to address challenges related to limitations of reaching distances and lightness of machines to bring on site, and to explore newfound possibilities for aerial deposition techniques using drones. Variations related to Tool/Matter performance (spray velocity and surface adhesion) were explored at each clay mixture iteration. Additional improvements were identified by recent physical tests, such as using the drafts created by the drone helixes to help the drying process at each layer, and additional conclusions establish how this technique is not only shaping new design and digital fabrication processes but envisioning possible future applications and offering new scenarios for sustainable large-scale earthen envelopes.