Garfos de árvores descartados podem substituir juntas de suporte em projetos de arquitetura usando uma técnica de construção desenvolvida por pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology .

O sistema combina design generativo e fabricação robótica para permitir que garfos de árvores – os pedaços de madeira onde um tronco ou galho se divide em dois – sejam usados ​​como nós em forma de Y que conectam elementos de construção retos.

Criada pelo grupo de pesquisa Estruturas Digitais do Instituto de Tecnologia de Massachusetts ( MIT ), a abordagem de cinco etapas já foi usada para instalar uma estrutura de demonstração no campus da universidade, com um pavilhão maior agora em obras.

Estrutura construída pelo grupo de pesquisa MIT Digital Structures usando garfos de árvore como juntas de suporte de carga
O grupo de Estruturas Digitais do MIT construiu uma estrutura de demonstração usando bifurcações de árvore como articulações

Os pesquisadores acreditam que seu sistema pode reduzir o impacto ambiental da construção, oferecendo um substituto para materiais virgens de alta resistência, mas com emissões intensas, como o aço, que geralmente são necessários para formar componentes estruturais.

Em comparação, os garfos de árvores não são apenas naturais e renováveis, mas também um resíduo recuperado da indústria madeireira, que usa apenas as seções retas das árvores para criar móveis e materiais de construção.

Caitlin Mueller, professora associada do programa Building Technology do MIT e líder do grupo de pesquisa Digital Structures, descreve os garfos de árvore como “conexões estruturais de engenharia natural” que podem transferir força de forma muito eficiente graças à sua rede de fibra interna.

“O maior valor que você pode dar a um material é dar a ele um papel de suporte de carga em uma estrutura”, disse ela ao jornal universitário MIT Energy Initiative .

“Se você pegar um garfo de árvore e cortá-lo ao meio, verá uma rede inacreditável de fibras que se entrelaçam para criar esses pontos de transferência de carga geralmente tridimensionais em uma árvore”, continuou ela.

“Estamos começando a fazer a mesma coisa usando impressão 3D, mas não estamos nem perto do que a natureza faz em termos de orientação e geometria de fibra complexa”.

A primeira etapa do fluxo de trabalho de cinco etapas desenvolvido por Mueller e sua equipe de Estruturas Digitais envolve a catalogação de uma seleção de bifurcações de árvores em uma biblioteca digital. Isso é feito por digitalização 3D  e pode ser concluído com equipamentos prontamente disponíveis, como um aplicativo de smartphone.

Essas varreduras capturam a geometria relativa e a orientação dos ramos, que determinam a orientação interna da fibra de um garfo e, portanto, sua resistência.

Projeto arquitetônico digital mostrando bifurcações de árvores combinadas com nós, com boas correspondências em verde, pobres em vermelho e ok em amarelo
Os garfos de árvore são distribuídos usando software que marca correspondências ruins em vermelho

A segunda etapa envolve combinar as bifurcações da árvore com os nós em forma de Y em um determinado projeto arquitetônico. Isso é obtido por meio de algoritmos que avaliam quão bem a forma de uma forquilha de árvore específica se alinha com um determinado nó e, em seguida, ajusta a distribuição geral de forquilhas de árvore para fazer o uso mais eficiente do inventário.

Na terceira etapa, os projetistas podem brincar com a forma da estrutura, sabendo que o algoritmo usado para o processo de correspondência recalculará a distribuição ótima da bifurcação da árvore à medida que avançam.

O software desenvolvido pela equipe de Estruturas Digitais gera automaticamente projetos que dão a melhor “pontuação de correspondência”, mas também permite que os designers substituam esses projetos com suas próprias preferências.

Uma vez que o projeto é finalizado, a quarta etapa envolve cortar os garfos da árvore o mínimo possível para retirar a casca e fazer a junta se encaixar no nó atribuído.

Essa etapa também é automatizada, com um algoritmo gerando as instruções do código e, no caso da estrutura de demonstração, robôs do Autodesk Technology Center Boston cortando a madeira.

Na etapa final e única de baixa tecnologia, a estrutura é montada manualmente “como um conjunto de brinquedos de criança”, com cada garfo de árvore rotulado para permitir uma montagem simples.

Braço robótico empurra pedaço de madeira em uma serra de fita
Os garfos das árvores são minimamente cortados e moldados em um processo automatizado

Mueller acredita que, assim como nos processos de design computacional atuais, esse sistema pode permitir que os arquitetos explorem novas formas.

“Muitos edifícios icônicos construídos nas últimas duas décadas têm formas inesperadas”, disse ela. “Os galhos das árvores têm uma geometria muito específica que às vezes se presta a uma forma arquitetônica irregular ou fora do padrão, impulsionada não por algum algoritmo arbitrário, mas pelo próprio material.”

A madeira tornou-se uma escolha cada vez mais popular à medida que as indústrias de arquitetura e construção tentam reduzir suas emissões de carbono incorporadas de materiais e construção.

Estima-se que uma árvore totalmente crescida remova 22 quilos de CO2 da atmosfera ao longo de um ano, o que significa que o material é negativo em carbono, desde que seja obtido e usado de forma responsável.

Um dos principais problemas a serem resolvidos na realização do potencial sustentável da madeira é a grande quantidade de sobras não utilizadas produzidas pela indústria madeireira , juntamente com questões relacionadas ao transporte e processamento.

Fonte: Dezeen

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