thesis

Algorithmic Modelling of Folded Surfaces. Analysis and Design of Folded Surfaces in Architecture and Manufacturing.

Abstract

Both in the field of design and architecture origami is often taken as a reference for its kinetic proprieties and its elegant appearance. Dynamic facades, fast deployment structures, temporary shelters, portable furniture, retractile roofs, are some examples which can take advantage of the kinetic properties of the origami. While designing with origami, the designer needs to control shape and motion at the same time, which increases the complexity of the design process. This complexity of the design process may lead the designers to choose a solution where the patterns are mere copies of well-known patterns or to reference to the origami only for ornamental purposes. The origami-inspired projects that we gathered and studied in the fields of architecture, manufacturing and fashion, confirmed this trend. We observed that the cause of this lack of variety could also be attributed to insufficient knowledge, or to inefficiency of the design tools. Many researchers studied the mathematical implications of origami, to be able to design specific patterns for precise applications. However, this theoretical knowledge is hard to apply directly to different practical projects without a deep understanding of these theorems. Thus, in this thesis, we aim to narrow the gap between potentialities of this discipline and limits of the available designing tools, by proposing a simplified synthetic constructive approach, applied with a parametric modeller, which allows the designers to bypass scripting and algebraic formulations and, at the same time, it increases the design freedom. Among the cases studies, we propose some fabrication-aimed examples, which introduce the subjects of thick-origami, distribution of stresses and analysis of deformations of the folded models.Nei campi dell’architettura e dell’industrial design, l’origami è spesso preso come riferimento per le sue proprietà cinetiche e le sue forme eleganti. Facciate dinamiche, strutture pieghevoli, rifugi temporanei, arredi portatili, tetti retrattili, sono alcuni esempi di progetti che potrebbero beneficiare delle proprietà cinetiche dell’origami. Progettare con l’origami richiede di controllare forma e movimento contemporaneamente; ciò aumenta la complessità del processo progettuale. Questa difficoltà progettuale può portare i progettisti a scegliere soluzioni che non sono altro che mere copie di pattern noti o a considerare l’origami come riferimento solo per ragioni ornamentali. I progetti ispirati all’origami che abbiamo raccolto ed analizzato nei campi di architettura, industria manifatturiera, e moda, confermano questo trend. Abbiamo osservato che la causa di questo mero utilizzo potrebbe essere attribuibile a preparazione insufficiente del progettista o a inefficienza degli strumenti progettuali. Diversi ricercatori hanno studiato le implicazioni matematiche dell’origami, per poter progettare specifici pattern per precise applicazioni. Nonostante ciò, questa conoscenza teorica è difficile da applicare direttamente ad altri progetti pratici senza una profonda comprensione di questi teoremi. Questa tesi punta quindi a ridurre il divario tra potenzialità di questa disciplina e limiti imposti dagli strumenti progettuali disponibili, proponendo un approccio sintetico e costruttivo semplificato, che permetta ai progettisti di evitare scripting e formulazioni algebriche, aumentando allo stesso tempo la libertà progettuale. Tra i casi studio, proponiamo anche alcuni esempi mirati alla fabbricazione che introducono il tema dell’origami a spessore non nullo, della distribuzione delle forze e dell’analisi delle deformazioni sui modelli piegati

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