Kerfing2: Una técnica para el diseño, fabricación y optimización de elementos de doble curvatura a partir de placas rígidas de madera

Abstract

We present a novel technique for the design, optimization, and fabrication of plywood double-curvature building components, based on an ancient woodworking method known as kerfing. We explain the principles of geometric optimization, their implementation into computational algorithms, and show the first prototypes as proofs of concept (PoC).Keywords: CAD/CAM; Digital Fabrication; Kerfing; Complex Geometries IntroducciónUna tendencia mundial importante en la arquitectura contemporánea es el uso de superficies de forma libre. Los edificios de arquitectos internacionales como Zaha Hadid o Frank Gehry representan, quizás, los casos más conocidos y extremos de esta tendencia, pero las superficies complejas están presentes de un modo más sutil en un gran número de proyectos, cruzando todo tipo de localizaciones, usos, dimensiones y materialidades.No obstante su popularidad, este tipo de geometrías basadas en dobles curvaturas plantean importantes desafíos técnicos para su construcción, especialmente en el contexto Latinoamericano.A nivel internacional, estas superficies construyen con métodos que requieren del diseño y fabricación de elementos únicos, con métodos intensivos en tecnología manufacturera avanzada y materiales sintéticos o de alta sofisticación industrial.Estos métodos no son aplicables en Latinoamérica debido a limitaciones económicas y técnicas. En esta región, la solución más común, aunque no ideal, consiste en discretizar las curvaturas en secciones planas variables construidas con materiales rígidos tradicionales, lo que representa una renuncia en fidelidad geométrica a cambio de factibilidad de fabricación.En respuesta a este problema, en este trabajo presentamos una técnica innovadora para el diseño, optimizacíón y fabricación de elementos constructivos de doble curvatura sin pérdida de fidelidad geométrica usando tableros madera contrachapada. Este material es de bajo costo y de amplio uso en construcción. La técnica propuesta no requiere el uso de moldes o métodos húmedos de flexión, permitiendo su utilización en todo tipo de proyectos, incluso en contextos con recursos tecnológicos o económicos limitados.La técnica propuesta está inspirada en una antigua técnica artesanal de ebanistería, pero potenciada con el uso innovador de herramientas digitales de optimización por diseño paramétrico y fabricación por manufactura digital.La técnica tradicional, que genéricamente se puede denominar ranurado (kerfing, en inglés) consiste en realizar pequeñas y sucesivas incisiones en la madera de forma de debilitar el material a un punto tal en que se pueda flectar para alcanzar la curvatura deseada (Figura 1). Este procedimiento, aunque útil, es ineficiente ya que debilita excesivamente a la pieza y es muy lento e intensivo en trabajo manual.Nuestra técnica propuesta considera el uso de herramientas digitales de diseño y optimización para calcular la cantidad y geometría de las ranuras (angulación, profundidad, distanciamiento, etc.) y minimizar los cortes sólo a lo estrictamente necesario, aumentando...