testo di Flores Zanchi

Se storicamente il decoro in architettura è stato opera laboriosa di artigiani ed artisti, nel secolo scorso lo sviluppo delle tecnologie industriali ha introdotto nuove opportunità sia nella produzione che nella sensibilità estetica. In particolar modo, negli ultimi trent'anni l'introduzione dei processi digitali nella progettazione architettonica ha segnato un'importante evoluzione, non solo nella definizione delle morfologie edilizie, ma anche nel trattamento della materia che le compone. Lo studio molecolare e l'invenzione di evolute macchine di produzione hanno portato ad un copioso aumento di materiali e tecniche di costruzione che progressivamente hanno rivoluzionato i canoni estetici e decorativi dell'architettura. La possibilità di generare e manipolare dati inerenti a forme complesse, definite dalla geometria non euclidea, ha dato un nuovo senso alla parola decoro riportandola a valori più vicini all'accezione vitruviana di "bell'aspetto dell'opera, composta da membri ben calcolati e commisurati con gusto e sapienza". Merito dei computer è infatti quello di, calcolare, commisurare, dimensionare le diverse parti dell'edificio consentendo sia una visione d'insieme del progetto che un'analisi dei processi costruttivi altrimenti impossibile. Il decoro viene inteso non più come qualcosa di posticcio e fine a se stesso quanto piuttosto come la figurazione dei significati più profondi dell'edificio. Come nel caso esemplare dell'Institute du Monde Arabe a Parigi, progettato nel 1987 da Jean Nouvel, in cui il sistema di ombreggiamento gestito da cellule fotovoltaiche diviene l'elemento di decoro caratterizzante la facciata. Le sue componenti metalliche, in grado di aprirsi e chiudersi secondo l'incidenza solare, creano una texture che rimanda ai merletti moreschi unendo senso decorativo classico e spirito hi-tech contemporaneo. La possibilità di gestire forme geometriche frattali, spesso di ispirazione naturale, ha portato allo sviluppo di una nuova decorazione plastica caratterizzata da pieghe e curve complesse, che complica lo spazio rendendolo più dinamico e ritmico. In tal senso volge la ricerca dell'architetto americano Greg Lynn che recentemente ha sviluppato con Panelite un sistema di parete decorativa interamente sviluppata con tecnologie digitali. Il sistema è costituito da una serie di "mattoni" a forma di blob, realizzati in materiale plastico, che possono essere assemblati liberamente a formare pareti dalle volumetrie complesse. Un altro campo di applicazione del digitale in architettura è legato alla possibilità di ottenere una dinamicità dell'effetto decorativo, grazie a sistemi computerizzati intelligenti oggi gli edifici sono programmati per mutare nel tempo, per accordarsi al clima o piuttosto per raccontare cosa accade al loro interno. Le pelli degli edifici sono sempre più un'interfaccia dinamica tra interno ed esterno, in cui gli elementi decorativi sono investiti di un importante ruolo comunicativo. A partire dalla Torre dei Venti di Toyo Ito del 1986, con i suoi anelli di luce che indicavano le condizioni metereologiche, l'ora e persino il livello del traffico; fino alle più recenti facciate mediatiche di Peter Marino a Osaka ed Hong Kong che, attraverso megaschermi a LED, trasmettono con textures astratte il concetto di lusso di Chanel. Gli edifici pertanto si decorano con flussi di informazioni che mutano nel tempo divenendo una presenza attiva nella città. Un altro aspetto interessante è quello legato all'influenza che le tecnologie digitali hanno avuto nella produzione architettonica. Queste non sono viste più come un supporto tecnico 
all'elaborazione del progetto ma divengono parte del processo di produzione stesso fino ad arrivare a controllare la gestione di un edificio nel suo ciclo di vita. Dal punto di vista più propriamente tecnico le nuove possibilità offerte nel campo della progettazione dalle tecnologie digitali risiedono nel confronto diretto tra modelli digitali e oggetti reali nell'ottica di un'ottimizzazione della produzione. L'impiego di software di modellazione in grado di prefigurare in maniera realistica patterns e decori e la loro capacità di interfacciarsi con macchine in grado di tagliare, incidere, fresare, serigrafare, stampare, rende possibile la realizzazione di elementi dalle forme geometriche nuove. A questo si aggiungono macchine utensili sempre più sofisticate capaci di realizzare componenti decorative con estrema precisione favorendo da un lato l'abbassamento dei costi di produzione rispetto alle tecniche ornamentali tradizionali, dall'altro consentendo la produzione di elementi dalle geometrie altrimenti irrealizzabili.
CAD-CAM: dai bit alla materia
Lo sviluppo di software "intelligenti" ha portato negli ultimi anni ad un più facile scambio di informazioni tra modelli digitali ed elementi fisici aprendo nuove prospettive nel campo della progettazione. Oggi, infatti, è possibile usare la progettazione CAD - Computer Aided Design - non solo come strumento per la produzione di elaborati grafici di modelli geometrici, ma anche per trasferire istruzioni alle macchine di produzione. I software di ultima generazione si interfacciano direttamente con le macchine, generano automaticamente le distinte materiali, consentendo di visualizzare e comprendere con facilità l'intento del progetto, di verificare rapidamente la forma, l'adattamento al contesto e la funzione. Lavorando con dimensioni facilmente associabili alla realtà è possibile ridurre notevolmente le ipotesi in fase di progetto arrivando in maniera più diretta alla soluzione migliore. Il processo parte dallo studio della forma da ottenere, sia essa bidimensionale o tridimensionale, attraverso i software CAD di modellazione. I dati di superficie del modello digitale sono definiti di tipo "mesh" se sviluppati utilizzando solidi parametrici o di tipo "patch" quando impiegano superfici continue tipo NURBS. Le informazioni relative al modello digitale possono poi essere esportate grazie al salvataggio in formati compatibili con i software delle macchine di produzione. Il CAM - Computer Aided Manufacturing - è la parte più propriamente produttiva del processo: l'impiego di macchine "intelligenti" permette di avere riproduzioni fisiche dei modelli digitali, grazie ad un software compatibile che gestisce l'esportazione dei dati dal modellatore alla macchina e organizza ed ottimizza le fasi di lavorazione.

CAE: Dalla materia ai bit
Meglio noto come Riverse Engineering il CAE - Computer Aided Engineering- consiste nel processo di progettazione e di produzione di un componente partendo dall'acquisizione digitale dei dati riguardanti un elemento reale. Con la tecnologia CAE qualsiasi oggetto reale, sia esso un corpo naturale o un prototipo artigianale, può essere rilevato, digitalizzato, studiato e modificato con il CAD per poi divenire altro: un edificio, un pezzo di design, un componente strutturale o un qualsiasi elemento decorativo. Alla base di questo processo vi sono i sistemi di scansione e digitalizzazione 3D effettuati attraverso l'impiego di sensori di posizione che registrano le coordinate di una serie di punti appartenenti alla superficie da rilevare. Le tecniche impiegate sono essenzialmente di due tipi: una è denominata rilevazione a contatto in quanto opera attraverso pantografi digitali composti da un braccio a punta che passando sopra la superficie trasmette le coordinate dei punti di riferimento al calcolatore. L'altra tecnica è quella ottico-topometrica, che impiega sensori ottici per rilevare i riflessi di luce emessi da un raggio laser che rimbalza sulla superficie da rilevare. Entrambe le tecniche forniscono i rilievi ad un digitalizzatore 3D che elabora i dati riportando l'oggetto sotto forma di "nuvola di punti", questa poi, attraverso uno specifico software, viene sottoposta al processo di "matematizzazione" che la trasforma in un modello 3D di tipo mesch o patch. Con programmi tipo Catia o Rinoceros le informazioni relative ai modelli digitali 3D possono essere rielaborate e direttamente trasmesse ai software di gestione delle macchine a controllo numerico.

I processi di produzione
I sistemi comunemente utilizzati per la produzione di elementi decorativi direttamente da modelli digitali sono racchiudibili in due grandi gruppi che operano per sottrazione o per addizione di materia. Il più diffuso sistema di produzione per sottrazione è quello denominato CNC - Computer Numeric Control - che, già sperimentato da anni, trova impiego in svariati campi che vanno dal taglio laser a quello ad idrogetto, dalla stampa alla serigrafia fino a consentire la realizzazione di oggetti tridimensionali attraverso complesse fresatrici. Le macchine più recenti sono in grado di aprire direttamente i file CAD, selezionano automaticamente gli utensili necessari da apposite librerie, visualizzano il percorso utensile e il prodotto finito consentendo una precisa stima dei tempi e dei costi. Lavorando su diversi layer, queste macchine permettono di realizzare sia incisioni su lastre piane di qualsiasi materiale che elementi tridimensionali scolpendo la materia con superfici continue senza sottosquadri. Il sistema di produzione per addizione, noto anche come metodo di Prototipazione Rapida, è in grado di realizzare oggetti direttamente da modelli CAD attraverso un sistema di aggiunta layer by layer di materiale. Le tecniche più diffuse sono: la Stereolitografia utilizzata soprattutto per le resine e la Sinterizzazione Laser impiegata per polveri di diversi materiali tra cui la ceramica ed il metallo. In questo caso i modelli CAD debbono essere convertiti in file di interscambio in formato STL che le macchine utilizzano per operare un processo di "slicing" che consiste nel suddividere il modello in una serie di sezioni parallele registrandone le coordinate dei punti lungo la sezione. Il processo di produzione in sé, viene realizzato all'interno di vasche il cui fondo è costituito da una piattaforma mobile che consente di solidificare la materia strato per strato. Un fascio laser riflesso da apposite ottiche viene indirizzato sulla superficie della vasca polimerizzando un sottile strato di resina o sinterizzandone uno di polvere. Dopo ogni passaggio del laser la piattaforma si abbassa della quantità corrispondente alla successiva sezione ripetendo l'operazione per tutte le sezioni individuate dal software di gestione. La stessa procedura è utilizzata da una nuova tecnica di produzione per addizione, il 3D Printing che impiega al posto del laser un collante sparato da una testina con un processo simile a quello utilizzato dai plotter. Se le macchine CNC trovano ormai largo impiego in architettura, sia per la realizzazione di elementi decorativi da rivestimento che per la produzione di particolari componenti, come casseforme per i getti di cemento, profilati su misura dalle forme complesse o stampi per elementi curvi di qualsiasi tipo, l'uso dei sistemi di produzione per addizione resta limitato ad elementi di piccole dimensioni. L'aspetto più interessante dell'impiego delle tecnologie digitali nella produzione di componenti architettonici risiede nella possibilità, da parte dell'architetto, di intervenire direttamente in tutte le fasi di realizzazione. L'interattività di tali processi produttivi e lo scambio di informazioni biunivoco tra CAD e CAM consente, infatti, al progettista un continuo confronto tra modello digitale e controparte fisica lasciando spazio ad eventuali modifiche anche in fase di realizzazione. Oltre alle prospettive offerte nella realizzazione di elementi "su misura", l'impiego delle tecnologie digitali ha arricchito il mercato dei prodotti per l'edilizia con soluzioni decorative nuove che, pur nell'ambito di una produzione di tipo industriale, consentono ampi margini di personalizzazione del manufatto architettonico da parte del progettista.

Textures
L'introduzione del digitale nello studio e nella produzione di elementi decorativi in architettura ha segnato sia l'estetica che le tecniche di produzione. Nuove textures e patterns infatti sono stati sviluppati partendo da complesse equazioni geometriche, gestibili solo attraverso i computer, introducendo anche nell'ambito della decorazione architettonica la geometria frattale. Questa è spesso chiamata la "geometria della natura" perché molte delle forme naturali sono riconducibili ad equazioni frattali. A differenza della geometria euclidea che ha segnato la decorazione tradizionale impiegando linee rette, archi, cerchi e poligoni, la geometria frattale gestisce forme irregolari e complesse ma mai caotiche o disordinate. Lo studio di queste forme geometriche è nato negli anni '70 grazie a Benoit Mandelbrot ed ha avuto una grande diffusione in architettura sia nella definizione di spazi articolati e fluidi che nell'individuazione di textures inconsuete derivate da equazioni che rappresentano flussi di forze, morfologie organiche o piuttosto complesse dinamiche funzionali. Le tecniche di riproduzione di tali textures sui materiali per l'edilizia sono molteplici, tutte riconducibili alle tecnologie CAD-CAM per la necessità di avere il passaggio diretto di dati complessi altrimenti ingestibili dal computer alla macchina utensile. Il sistema più immediato è quello della stampa digitale su grande formato che può essere realizzata su pannelli rigidi, direttamente sui materiali da edilizia o su pellicole.Un campo in cui ha trovato grande diffusione è quello dei laminati ad alta pressione denominati HPL - High Pressure Laminates -, impiegati per rivestimenti sia interni che esterni, su cui è possibile riprodurre immagini di qualità fotografica perfettamente identiche a quelle digitali. I plotter più innovativi, oltre a garantire grandi dimensioni di stampa - anche se per una migliore gestione e messa in opera è bene non superare i 2 metri di larghezza - sono in grado di stampare immagini su pellicole adesive applicabili a qualsiasi tipo di superficie, purché liscia, senza alterarne le caratteristiche prestazionali e senza limiti dimensionali. Il SentryGlas® Expressions TM sviluppato da DuPont è un sistema di vetri laminati decorati che ha applicato al meglio questo tipo di tecnologia. Con la tecnica di stampa a getto di inchiostro può essere stampato qualsiasi disegno o fotografia su una pellicola che viene poi inserita nello strato interno di laminazione. L'aspetto più interessante di questa tecnologia risiede nella possibilità di regolare la trasparenza dell'immagine che, secondo le esigenze, può arrivare ad essere completamente opaca. Anche le tecniche di intaglio ed incisione hanno avuto notevoli vantaggi dall'impiego delle tecnologie CAD-CAM, l'introduzione di tecniche quali il taglio laser o ad idrogetto, gestiti da software sempre più sofisticati consentono oggi di tagliare praticamente tutte le tipologie di materiali secondo qualsiasi forma e con precisione millimetrica. In particolare la tecnica di taglio ad idrogetto ha aperto nuove prospettive nella realizzazione di intarsi con materiali duri, quali pietra e grès porcellanato. Nata negli U.S.A. nel 1974 e sfruttata inizialmente in campo aerospaziale, questa tecnica consiste nell'utilizzare l'acqua in pressione fino a 6000 atmosfere che, ad una velocità di 1.200 m/sec e miscelata con sabbie abrasive, è in grado di tagliare, mediante un robot cartesiano gestito da un sistema a controllo numerico, spessori fino a 150 mm su qualsiasi traiettoria impostata. L'impiego di tale tecnica a livello industriale nella produzione di lastre di grès porcellanato ha interessato inizialmente bordi, rosoni ed ornamenti per poi concentrarsi su nuove textures e decori delle lastre. La collezione GeoDesign di GranitiFiandre offre uno dei più ampi campionari di applicazione della tecnologia dell'idrogetto con macchine CNC nel settore del grès porcellanato. Il taglio di precisione, realizzato con apparecchiature specifiche "pluriteste" che permettono di abbattere i costi di produzione, ed i limitati spessori consentono contaminazioni materiche nuove. Le lastre, infatti, possono essere sagomate secondo qualsiasi forma, intagliate ed intarsiate con materiali di diversa natura o addirittura forate per inserirvi led luminosi a fibre ottiche. 

Plasticismi
Che i materiali siano definiti da tre dimensioni è noto ma in architettura sono stati comunemente concepiti come elementi piani che definiscono spazi e funzioni. Negli ultimi anni si è sviluppata la tendenza a ricercare un nuovo plasticismo non solo nella definizione degli spazi ma anche nel disegno dei componenti architettonici. Oggi sul mercato è possibile trovare un'ampia gamma di materiali per l'edilizia dalle textures spiccatamente tridimensionali soprattutto nel campo dei pannelli di rivestimento per pareti e soffitti. La ragione di tale fenomeno va ricercata da un lato nella ricerca da parte dei progettisti qualità materico-spaziali, dall'altro nello sviluppo di tecnologie in grado di conferire maggiore stabilità alla struttura di materiali comunemente considerati sottili. Un caso esemplificativo è quello del vetro che grazie all'impiego di nuove tecniche di produzione, sostenute da tecnologie digitali, ha acquisito una resistenza tale da poter essere modellato e curvato senza difficoltà ottenendo interessanti effetti percettivi dello spazio che delimita. Oggi è infatti possibile realizzare lastre di rivestimento di qualsiasi forma grazie alla connessione tra i software di progettazione CAD ed i sistemi di produzione degli stampi in cui il vetro viene forgiato ad alta temperatura e pressione. La combinazione di serigrafia, stampa e sabbiatura permette poi di realizzare lastre in cui rilievi, bolle, scanalature dai profili irregolari, disegni e finiture diverse creano textures 3D con particolari giochi di riflessione di luce. Inoltre, l'impiego di software di modellazione 3D e macchine CNC consente di realizzare interi edifici in vetro dalle curve complesse ispirate al modello concettuale del blob. In questo caso, sia le casseforme per la curvatura a caldo del vetro, che le strutture metalliche di sostegno sono prodotte utilizzando lo stesso modello digitale: i dati relativi alla superficie vengono utilizzati per realizzare le matrici di stampo per il vetro, mentre le sezioni trasversali e longitudinali definiscono le curve dei profili metallici della struttura di sostegno. Riproducendo nella realtà con precisione millimetrica i diversi componenti studiati virtualmente, l'assemblaggio in cantiere può essere effettuato con facilità riducendo anche i costi. Anche nel caso del metallo le tecniche decorative più innovative volgono alla plasticità, tra le tecnologie per la modellazione tridimensionale del metallo una delle più interessanti è quella sviluppata da Haresh Lalvani, architetto- morfologista, con Milgo/Bufkin denominata AlgoRythm Technologies. Con questa tecnologia sono stati realizzati una serie di elementi strutturali, pilastri, pareti e soffitti dalle morfologie di ispirazione naturale. Liberando gli elementi della costruzione dalle loro rigide geometrie questa tecnologia consente di forgiare le lastre metalliche con curve fluide ricavate dal comportamento del materiale sotto sforzo. Il processo di produzione non deforma la struttura interna del materiale mantenendone integre le caratteristiche tecniche. Inoltre basandosi su sistemi algoritmici permette infinite variazioni sul tema a favore di una libera personalizzazione del risultato finale. 

Grafismi
Anche se l'impressione di motivi ornamentali sulle superfici cementizie vanta una lunga sperimentazione e non rappresenta di certo una novità nel campo della decorazione architettonica, con l'introduzione delle tecnologie digitali questa tecnica ha raggiunto livelli di precisione figurativa e garanzia di risultato ma ottenute prima. Da sempre, infatti, si è giocato con le diverse textures di finitura del cemento: utilizzando casseformi che imprimessero il decoro desiderato sul cemento, con incisioni meccaniche, piuttosto servendosi di pannelli prefabbricati in stampi con decori ornamentali. Tra le tecnologie presenti oggi sul mercato, quelle che offrono soluzioni più interessanti permettono di ottenere una qualità fotografica del decoro lavorando sulla diversa grana superficiale del cemento o attraverso il bassorilievo. La combinazione offerta dal sistema REICKLI® e dal processo Vectogram®, sviluppati e brevettati da P+P Holzbau GmbH, permette di realizzare delle immagini di qualità fotografica attraverso effetti di superficie che possono variare dai più fini a i più grossolani a seconda della definizione che si intende realizzare. L'immagine viene impressa sulla superficie di cemento direttamente in opera, attraverso il sistema di matrici elastiche REICKLI®, queste disegnano il cemento con linee anche molto sottili senza creare problemi di fratture o scollaggio al momento della rimozione. Vectogram®, invece, è il sistema digitale che elabora i files di immagine in modo che possano essere riprodotti plasticamente sulle matrici elastiche. L'immagine scelta viene dapprima convertita in una scala di 256 tipi di grigio dai quali poi si derivano le informazioni per la generazione di un file guida per le macchine CNC che creano il modello per la stampa delle matrici. Attraverso il processo digitale viene associata a ciascuna tonalità di grigio un sistema di scanalature nel cemento più o meno spesse secondo il rapporto tra bianco e nero del punto di grigio in considerazione. Il gioco di ombre generato dalle scanalature e la diversa finitura del cemento consentono di visualizzare qualsiasi disegno, perfino riprodurre fotografie. Le applicazioni sono praticamente illimitate perché può essere utilizzato qualsiasi formato d'immagine standard per la creazione dei file di scambio con le macchine CNC. Unico limite il formato delle matrici, che possono essere al massimo di 4,00x1,90 m ma frazionando l'immagine in più parti è possibile decorare superfici di qualsiasi dimensione. La tecnologia Graphic Concrete®, invece, riproduce utilizzando macchine a controllo numerico, qualsiasi texture o disegno su delle membrane impermeabili attraverso l'impiego di un prodotto "ritardante". Queste vengono poi applicate sul cemento ancora fresco che asciugandosi mantiene impresso il disegno grazie alle diverse grane superficiali generate dal "ritardante". È possibile così incidere sul cemento qualsiasi disegno, scritta o decoro avendo anche la possibilità di utilizzare diverse tonalità di colore per il cemento e per gli inerti a vista. La tecnica Graphic Concrete®, economica e di facile applicazione, è impiegata unicamente nel settore dei pannelli prefabbricati in quanto necessita di casseforme orizzontali per evitare che i prodotti ritardanti colino sul cemento, ciò nonostante offre un ampio raggio di personalizzazione del decoro. 

Dinamismi
L'apporto più innovativo delle tecnologie digitali all'architettura risiede nella possibilità di gestire nel tempo l'edificio modificandone l'aspetto e quindi il decoro. La tendenza a considerare la pelle dell'edificio quale interfaccia dinamica con l'esterno ha portato allo sviluppo di sistemi di rivestimento meccanici in grado di modificarsi sulla base di diversi stimoli ambientali registrati da sensori quali il tempo, i flussi di utenza o piuttosto le esigenze climatiche dell'edificio. Se in via sperimentale si assiste alla realizzazione di iposuperfici in grado di deformarsi plasticamente grazie a sistemi pneumatici gestiti da computer, attualmente i campi di maggior diffusione del decoro dinamico sono quelli legati all'illuminazione ed al rivestimento degli edifici con schermi mediatici. Oggi con la luce è possibile dare vita alle facciate di interi edifici costruendo textures dinamiche, una varietà di disegni, forme, immagini che possono essere proiettati con effetti stroboscopici, fatti ruotare, orientati, allineati, mossi o colorati. Le possibilità offerte dai nuovi apparecchi illuminanti sono praticamente infinite, unico limite è la luce solare. Limite ovviabile con tecnologie come quella dei LED, degli schermi LCD o a cristalli liquidi con le quali realizzare facciate multimediali le cui immagini, gestite da un programma computerizzato, sono visibili anche a grande distanza. Un sistema integrato per la produzione di textures luminose e dinamiche su facciate di grandi dimensioni è quello denominato BIX, sviluppato da Realites:United Architects per la Kunsthaus di Graz progettata da Peter Cook. Esso consiste in una serie di tubi circolari fluorescenti, comuni lampade da 40 w, integrati in un'intercapedine nel rivestimento dell'edificio. Grazie all'impiego di un elaboratore centralizzato ciascuna lampada può essere regolata di intensità autonomamente funzionando come un pixel. Con i suoi 930 dischi luminosi su una superficie lunga circa 40 m e alta 30, la facciata ovest dell'edificio agisce come un megaschermo in bianco e nero a bassa risoluzione proiettando sequenze di immagini o flussi di testo. L'aspetto più interessante di questa tipologia di decoro mediatico risiede nei bassi costi di installazione e mantenimento: utilizzando i convenzionali schermi di grande formato, con lo stesso budget della Kunsthaus sarebbe stato possibile coprire un'area cento volte più piccola.