1. INTRODUÇÃO

Hoje em dia, a fabricação digital é uma área decisiva na produção arquitectónica contemporânea, pois permite a materialização de soluções geométricas (ex: formas, estruturas, componentes construtivos...) que de outra forma dificilmente poderiam ser executadas [1]. Entre as várias tecnologias existentes, a exploração de robots industriais tem assumido um papel cada vez mais relevante nos últimos anos, desde que Gramazio & Kohler, em 2005, apresentaram os seus primeiros trabalhos recorrendo ao uso de braços robóticos [2]. Nas suas construções pioneiras, os Professores Suíços mostraram como esta tecnologia, originalmente desenvolvida para outras indústrias baseadas em procedimentos repetitivos com forte potencial de automação (ex: automóvel), poderia ser usada pelos arquitectos para automatizar uma produção não-standard e personalizada. A combinação dos seus 6 (ou mais) eixos de movimentos com a possibilidade de adaptação de um sem número de ferramentas na sua flange (ex: fresadora, garras, extrusores, fio quente...), faz com que o braço robótico seja a tecnologia de fabricação mais avançada, flexível e versátil da actualidade.

A evolução da utilização de robots na arquitectura tem vindo a crescer exponencialmente ao longo destes 10 anos, tendo, inclusivamente, originado a formação de uma Associação Internacional com sede em Viena, denominada como Association for Robots in Architecture [3]. Em síntese, pode-se afirmar que este percurso tem sido conduzido seguindo dois caminhos paralelos. Por um lado,  verifica-se uma expansão da utilização de robots no campo da investigação em arquitectura, explorando um número crescente de materiais e investigando sistemas construtivos inovadores e inesperados. Os recentes pavilhões de Verão projectados pelo ICD de Achim Menges com o ITKE da University of Stuttgart constituem exemplos da exploração de novas formas de pensar e executar a materialização em arquitectura [4]. Por outro lado, o conhecimento disciplinar crescente desta tecnologia, e a inspiração daí resultante, tem conduzido à sua progressiva aplicação na prática da arquitectura, na pré-fabricação de componentes construtivos.

2. INTEGRAÇÃO DA TECNOLOGIA ROBÓTICA NO ENSINO DA ARQUITECTURA

Perante as evidências do potencial criativo e material da tecnologia robótica demonstradas pela prática e investigação em arquitectura, o presente artigo averigua a sua pertinência e formas de integração no campo do ensino. Ao contrário do que se possa pensar, a tecnologia robótica não é mais cara que outras tecnologias de fabricação digitais que abundam pelas escolas de arquitectura. Contudo, existem alguns factores que contribuem para que, nas escolas que já dispõe de braços robóticos, estes ainda não estejam a ser explorados pelos alunos dos cursos de graduação em arquitectura. Identificando e reflectindo sobre estes aspectos, o presente artigo descreve e ilustra um exemplo de exploração de fabricação robótica numa disciplina do 3º ano do curso de arquitectura. Através desta experiência, pretende-se contribuir para uma melhor compreensão e disseminação desta tecnologia de fabricação avançada junto dos estudantes de arquitectura, que são os futuros profissionais que poderão tirar partido das mesmas.

3. UMA EXPERIÊNCIA DE ENSINO -  FABRICAÇÃO DE ESTRUTURAS EM TIJOLO

3.1 Descrição

Como forma de introdução à fabricação robótica a alunos a meio do seu percurso de formação em arquitectura, propôs-se o estudo do trabalho sobre alvenarias que Gramazio & Kohler têm vindo a realizar na ETH de Zurique. Entre estes, destacam-se a fachada da Gatenbein Winery ou a instalação para a Bienal de Veneza de 2010. O recurso a uma processo e aplicação concreta facilita um rápido entendimento da pertinência da utilização desta tecnologia por parte dos estudantes. Assim, o desafio lançado aos 50 estudantes consistiu na concepção de um estrutura em tijolo autoportante a partir da disponibilidade de 500 unidades com 15x25x5cm. A geometria desta estrutura deveria colocar  dificuldades aos processos manuais de assentamento, de modo a evidenciar a vantagem da utilização da fabricação robótica.

3.2 Desenvolvimento

A descrição e análise desta experiência académica constitui o objecto do presente artigo.  Caracterizando as condições de ensino (ex: organização e número de estudantes, duração do trabalho, processos utilizados...), ilustrará as várias fases de desenvolvimento deste trabalho, que foram as seguintes:
- concepção e descrição da estrutura (técnica de desenho livre);
- impressão 3D das soluções para verificação formal e estrutural;
- selecção de 1 solução;
- fabricação robótica da estrutura à escala 1:1.

Descrevendo em resumo este exercício, uma vez que se deixou livre o processo de concepção das estruturas, verificaram-se diferentes abordagens de modelação digital - explícitas e paramétricas. Contudo, para se avaliar melhor a geometria das soluções e a sua integridade estrutural, pediu-se que cada estudante imprimisse um modelo 3D. Esta experiência foi bastante elucidativa da qualidade das propostas e dos modelos digitais. Por exemplo, alguns problemas como a sobreposição de tijolos ficaram evidentes, e o facto de alguns dos modelos não se aguentarem de pé, demonstrou a ineficácia estrutural da geometria escolhida. Juntamente com painéis gráficos, os modelos de impressão 3D foram fundamentais para colectivamente se seleccionar uma das propostas para fabricação robótica à escala 1:1. A programação do robot foi executada com o auxílio do plugin KUKA/Prc para Grasshopper, que permitiu automatizar a montagem dos tijolos com recurso a uma sistema de pega por vácuo. A fabricação foi efectuada por um robot KUKA 120 r2700 Extra HA, que recolheu os tijolos a partir de uma posição numa rampa de alimentação construída para o feito, e os posicionou na localização correcta sobre uma mesa. Não estando automatizado o processo de colagem, efectuou-se uma paragem após a montagem de cada nível para deposição manual de cola. O processo de fabricação decorreu sem sobressaltos, e a estrutura final tem uma correspondência muito rigorosa com o modelo digital, produzindo um impacto visual forte.

3.3 Resultados

Os principais resultados desta experiência traduziram-se em:
- modelos digitais concebidos por diferentes técnicas (ex: modelação, parametrização);
- modelos físicos de impressão 3D;
- estrutura fabricada roboticamente à escala 1:1 com 2,5 metros de altura;

4. CONCLUSÃO

Com base nesta informação, concluiu-se o presente artigo discutindo a relevância desta experiência a vários níveis. Transcrevendo algumas das impressões dos alunos, analisa-se o impacto da aprendizagem destas tecnologias durante o ensino da arquitectura, procurando perceber a sua influência noutras disciplinas do curso, nomeadamente, no estúdio de projecto. A um nível metodológico, pretende-se reflectir sobre o modo como estas tecnologias podem, acima de tudo, ajudar a influenciar a criatividade no projecto de arquitectura. Nesta discussão, analisa-se igualmente o modo como as diferentes tecnologias digitais se podem articular durante um processo de projecto, desde a sua concepção à sua materialização.