Κατασκευές που μεταμορφώνονται

Ο θόλος του Hoberman στο Σωλτ Λέικ Σίτυ, από www.wikipedia.org.

Στον κόσμο της μηχανικής, ο Chuck Hoberman καταλαμβάνει ένα χώρο που είναι δύσκολο να οριοθετηθεί. Η αρχική εκπαίδευσή του πάνω σε γλυπτική στο Cooper Union ακολουθήθηκε από ένα πτυχίο μηχανολόγου μηχανικού στο Columbia University, ενώ η είσοδός του στον σχεδιασμό robotics και αυτοματοποιημένων συστημάτων τον τοποθετεί ακριβώς στην τομή των πεδίων της τέχνης και της μηχανικής. Η αναζήτηση πνευματικής ιδιοκτησίας μέσα από αναρίθμητες πατέντες υποστηρίζει τον ισχυρισμό του ότι είναι, όχι μόνο, ερευνητής αλλά και έξυπνος επιχειρηματίας. Πολλές φορές, αυτές οι πατέντες προστατεύουν τα παιχνίδια και τις πρωτοτυπίες που παράγει αλλά εφαρμόζονται ακόμη και σε μεγαλύτερα αρχιτεκτονικά παραδείγματα· υπαρκτά ή ακόμα σε αναμονή για  κατασκευή.

Τα παιχνίδια του Hoberman, από http://www.hoberman.com/fold/main/index.htm

Ο πρώην πρόεδρος Bill Clinton, με την σφαίρα του Hoberman, από
http://zometool.spaces.live.com

Σύμφωνα με τον Hoberman, υπάρχει ένας διάλογος μεταξύ ανακάλυψης και δημιουργικότητας. Η ανακάλυψη βασίζεται πάνω στην κατανόηση κάποιου πράγματος που ήδη υπάρχει, ενώ η δημιουργία είναι η παραγωγή κάποιου πράγματος που διαφορετικά δεν θα υπήρχε. Η εφεύρεση καταλαμβάνει το κοινό έδαφος μεταξύ των δύο· σχεδιάζοντας από κάτι προηγούμενο, καταλήγοντας στην εφεύρεση.

Το έργο του συνδυάζει αποτελεσματικά τα μοναδικά του προσόντα, εκφράζοντας την επιδίωξη του καλλιτέχνη αλλά και την αυστηρότητα του μηχανικού. Αυτό έχει εξαντληθεί σε μία σειρά από εφευρέσεις που βασίζονται στο πεδίο των «αναπτυσσόμενων κατασκευών». Ο Hoberman εστιάζει στον σχεδιασμό των κατασκευών που μεταμορφώνουν το σχήμα και το μέγεθός τους σαν υγρά. Τέτοιες λειτουργίες διευκολύνονται με τη χρήση ειδικής τεχνολογίας, οδηγώντας σε διάφορες πιθανές γεωμετρίες που γεννιούνται μέσα από εγγενείς μηχανικές σχέσεις με χαρακτηριστικές κατασκευαστικές ιδιότητες. Το αυτό-επιβαλλόμενο όριο που ο Hoberman τοποθετεί πάνω στο έργο του είναι η υγρή δράση και η ομόλογη μορφή κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης της κατασκευής. Το συνολικό έργο μπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε τρεις φάσεις που εννοιολογικά δημιουργούν ένα πλήρη κύκλο. Πρώιμη δραστηριότητα σε αναδιπλούμενες επιφάνειες origami  οδήγησε σε αξιολογούμενα ευρήματα που εφαρμόστηκαν αργότερα σε μηχανικές συσκευές αξιοποιώντας γωνιώδη παντογραφικά στοιχεία. Έτσι, σε πρόσφατες εφευρέσεις, αυτά τα εφόδια εφαρμόστηκαν  πίσω στις επιφάνειες, όπως ακριβώς εκτέθηκαν στην τεράστια κουρτίνα στην σκηνή για τους Ολυμπιακούς Αγώνες του 2002 στο Σωλτ Λέικ Σίτυ.

 
Ο Hoberman περιγράφει μία στιγμή κλειδί, που ενώ δουλεύει με κατασκευές origami, ανέπτυξε ένα αλγόριθμο για να καθορίζει τις πτυχές που χρειάζονται για να οδηγήσει μία καθορισμένη κινητική συμπεριφορά. Αργότερα, ανέπτυξε τα μηχανικά εφόδια βασισμένα πάνω σε γωνιώδη παντογραφικά στοιχεία που αναφέρονται στο πεδίο των αναπτυσσόμενων κατασκευών σαν «τεμπέλικα τσιμπιδάκια». Αυτά τα στοιχεία επιτρέπουν την κατασκευή αναπτυσσόμενων κατασκευών με κλειστούς βρόχους  αν εφαρμοστούν συγκεκριμένοι γεωμετρικοί κανόνες.

Αυτός ο τύπος στοιχείων βασίζεται σε κίνηση ενός βαθμού ελευθερίας. Πολυπλοκότερες σχέσεις ακολουθούν όπως στην περίπτωση των τελευταίων αναπτυσσόμενων κατασκευών όπως το «expandagon» σύστημα παιχνιδιών, όπου συστήματα με άξονες στροφής επιτρέπουν πολλαπλούς βαθμούς ελευθερίας. Παρόλα αυτά αυτό υπερβαίνει τους αυτό-επιβαλλόμενους σχηματικούς καταναγκασμούς του Hoberman, αφού έτσι ποικίλουν τα πιθανά αποτελέσματα στην μορφοποίηση της κατασκευής καθώς και οι ανάλογες κινητικές δυσκολίες. Σε κάποιες περιπτώσεις αυτά τα υποσυστήματα παρατηρούνται να παρουσιάζουν μία συμπεριφορά υπηρέτη-αφεντικού. Ο υπηρέτης προσαρμόζεται στην μεγαλύτερη αναπτυσσόμενη δράση του αφεντικού.

Το expandagon παίρνει οποιαδήποτε μορφή, πολλαπλοί βαθμοί ελευθερίας, από http://epinions.com

Ταξινομία

Οι εφευρέσεις που ενυπάρχουν μέσα στις αναπτυσσόμενες κατασκευές είναι το αντικείμενο διάφορων πατεντών. Αυτή η ανάλυση τις κατηγοριοποιεί, ανιχνεύοντας την εξέλιξη των ιδεών και τις σημερινές εφαρμογές. Μέσα από την κατανόηση των βασικών αρχών, μελλοντικές συνεισφορές μπορούν να γίνουν στο πεδίο των κατασκευών που μεταμορφώνονται. Το έργο μπορεί να περιγραφεί καλύτερα σαν κατασκευαστικός μηχανισμός, όπου η υγρή κίνηση επιτυγχάνεται μέσα από την πολύπλοκη σχέση στοιχείων που διευθύνονται από γεωμετρικούς καταναγκασμούς. Στην περίπτωση των πατεντών του Hoberman, υπάρχουν δύο κατηγορίες:

1. Αναδιπλούμενες δικτυωματικές/συνδετικές κατασκευές αποτελούμενες από αλληλεπιδρώντα στοιχεία:
a. Αναπτυσσόμενες κατασκευές: συνδέσεις, άξονες και κόμβοι ακλουθούν μία γενεαλογική από το κέντρο της κατασκευής. Αυτό μπορεί να αναφέρεται σαν μία κινητική ενσάρκωση αρνητικού αριθμού Poisson.
b. Κατασκευές Iris: συνδέσεις, άξονες και κόμβοι ακολουθούν το επίπεδο της κατασκευής. Αξονικοί κόμβοι προσαρμόζουν επίπεδα στοιχεία ψαλιδιών.

2. Αναδιπλούμενες επίπεδες κατασκευές:
a. Αναπτυσσόμενες επιφάνειες: κάθε πτυχή/επίπεδο συνδέεται στην άκρη του με μία παράπλευρη πτυχή/επίπεδο.

Η εταιρία του, Hoberman Associates, Inc., ιδρύθηκε το 1990, ερευνά κατασκευές που μεταμορφώνονται βάσει των πατεντών και εμπλέκεται σε τρέχουσα έρευνα και ανάπτυξη. Η εταιρεία προσφέρει ανάλυση και σχεδιασμό για καινοτόμα αρχιτεκτονικά έργα, αρχικό σχεδιασμό και κατασκευή μεγάλων εκθέσεων για μουσεία και εταιρικούς χώρους καθώς και σχεδιασμό προϊόντων ενσωματώνοντας αυτούς του κατασκευαστικούς μηχανισμούς. Το προσωπικό της Hoberman Associates έχει ιδιαίτερες ικανότητες στον σχεδιασμό, την προτυποποίηση, την μηχανική και την παραγωγή όπου ένα μείγμα από μηχανικούς και σχεδιαστές συνεργάζονται ώστε να κατευθύνουν ιδέες από τον αρχικό σχεδιασμό μέχρι την ολοκλήρωσή τους. Αξιοποιώντας εργαλεία CAD/CAM, προσαρμοζόμενο λογισμικό και αναδυόμενες τεχνολογίες, η εταιρία αγωνίζεται για τις πιο αποτελεσματικές και οικονομικές μεθόδους κατασκευής κάθε αναδιπλούμενης κατασκευής. Μερικά από τα πιο διαπρεπή της έργα είναι: το αναπτυσσόμενο Εικοσάεδρο που έχει εγκατασταθεί στο Royal Caribbean Cruise Ship, ο πτυσσόμενος θόλος Hoberman της Expo 2000 στο Αννόβερο της Γερμανίας, η αναπτυσσόμενη σφαιρική πλειάδα Hoberman στο Σαντιάγκο της Χιλής, η σφαίρα Hoberman στο λιμάνι Otaru στην Ιαπωνία, το αναπτυσσόμενο ελικοειδές στο Akron, Ohio, ο γεωδαιτικός υφασμάτινος θόλος στο κέντρο Pompidou στο Παρίσι και ο θόλος Iris που εκτίθεται στο Μουσείο Μοντέρνας Τέχνης στην Νέα Υόρκη.

1) το αναπτυσσόμενο Εικοσάεδρο που έχει εγκατασταθεί στο Royal Caribbean Cruise Ship:

2) ο πτυσσόμενος θόλος Hoberman της Expo 2000 στο Αννόβερο της Γερμανίας:

3) η αναπτυσσόμενη σφαιρική πλειάδα Hoberman στο Σαντιάγκο της Χιλής:

4) η σφαίρα Hoberman:

5) το αναπτυσσόμενο ελικοειδές στο Akron, Ohio:

6) ο γεωδατικός θόλος:

7) ο θόλος iris:

Ο θόλος Iris αντιπροσωπεύει την μεταστροφή σε πιο πολύπλοκα σχήματα, εμπλέκοντας διπλή καμπυλότητα. Οι κατασκευές Iris, αντί να γίνονται μεγαλύτερες ή μικρότερες, αναπτύσσονται και συμπτύσσονται μέσα σε μία σταθερή περίμετρο για να καλύψουν ένα χώρο. Για το πιο φιλόδοξό του σχέδιο, τον συμπτυσσόμενο θόλο iris, ο Hoberman συνεργάστηκε με τον δομοστατικό μηχανικό Guy Nordenson της Ove Arup and Partners. Η ομάδα της Arup εστίασε στις προκλήσεις του συστήματος του θόλου iris, στο οποίο κάθε διαφορετικό στοιχείο συνεισφέρει στον ευρύτερο λειτουργικό μηχανισμό.

Ο Hoberman αναγνωρίζει και σέβεται τους μεγάλους μηχανικούς και εφευρέτες που προϋπήρξαν πριν από αυτόν. Το έργο του έχει εξελιχθεί μέσα από μία σειρά παραμέτρων που έχουν παράγει μοναδικά αποτελέσματα. Ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό της δουλειάς του είναι η ένταξη μηχανικών και κατασκευαστικών στοιχείων και η επιθυμία του να πραγματοποιεί κατασκευαστικούς μηχανισμούς σε μικρο- και μακρο- κλίμακες. Αν θεωρήσουμε ότι ο Hoberman θα πετύχει στην μετάφραση των μηχανικών του τεχνουργημάτων, τότε θα προσχωρήσει στην παρέα των Fuller, Otto, Candela και Nevi· κάθε ένας από αυτούς θα έχει μία κοινή κληρονομιά στην καινοτομία και εφευρετικότητα. Ο Hoberman πάντα αναγνώριζε την συνεισφορά τέτοιων μηχανικών πριν από αυτόν, με ιδιαίτερο θαυμασμό. Αναπολεί καθαρά τις ημέρες του 19ου αιώνα όταν μεγάλα τεχνολογικά επιτεύγματα πραγματοποιήθηκαν οδηγώντας στην γέφυρα του Μπρούκλιν, στον πύργο του Άιφελ και στο Κρύσταλ Πάλας. Το κοινό χαρακτηριστικό αυτών των πρώιμων παραδειγμάτων είναι η ενσάρκωση της παραγωγής και το γνώρισμα των στατικών μορφών. Οι καινοτομίες  του συνεχίζουν στο πνεύμα αυτών των αριστουργημάτων και παρέχουν ένα παράδειγμα αμοιβαιότητας μεταξύ δημιουργικότητας και ανακάλυψης σε μία εποχή που οι εφευρέσεις έχουν γίνει όλο και περισσότερο σπάνιες.

Η έρευνα και η συγγραφή έγινε από τους Zhya Jacobs, Thomas Knittel και Διδώ Τσιγαρίδη.

Για την μετάφραση, Σίμος Γερασιμίδης, από το Innovations in structures, Harvard Graduate School of Design, Jason Kerwin.

Συμπληρωματικές αναφορές:
1. www.wikipedia.org
2. www.youtube.com