The Surface – Hinge Construction Method
​
​
Research Question: How can we easily build freeform low polygon geometries?
- Dutch -
​
- We ontwikkelen een nieuwe Constructie Methode om elke VrijVormelijke Geometrie eenvoudig te bouwen, op schaal van Object, Meubel, Installatie en Architectuur. Aan de hand van VormVaste Vlakken die verbonden worden met Scharnieren bekomen we een nieuwe bouwmethode. Dit Systeem is gebaseerd op de bestaande bouwmethodes van Massieve en Verctoriële methodes, die samen de Surface-Hinge Bouwmethode funderen. -
​
​
De theoretische introductie:
Alles in ons universum is opgebouwd uit punten in de ruimte.
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
Deze punten zijn verbonden met lijnstukken om een object op te bouwen. Minstens 3 lijnstukken vormen een vlak, of polygon, die de huid van het object vormen. In realiteit zijn dit ontelbare punten in een soort wolk, in de virtuele 3D-wereld kunnen we deze reduceren tot een Low Polygon Model.
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
Architecturale Introductie:
​
Hoe bouwen we deze complexe vormgegeven geometrieën?
Er bestaan in onze architectuurgeschiedenis 2 soorten bouwmethodes:
ofwel via een massieve bouwmethode,
ofwel via een vectoriële bouwmethode.
(op deze 2 methodes is onze gehele gebouwde omgeving vormgegeven)
​
​
​
De massieve bouwmethode is een methode waarbij massieve blokken op elkaar worden gestapeld om de totale vorm te bekomen. De duidelijkste voorbeelden zijn de Pyramides van Cheops, waarbij de totale vorm gesculpteerd wordt uit de massa.
Eén van de meest complexe en recentste voorbeelden van deze massieve bouwmethode is de Skifarher van Architect Herman Blumer.
De complexiteit van deze bouwmethode zit hem in de moeilijke verstekhoeken tussen de bouwelementen. En uiteraard zijn we constructief enorm beperkt in de booggraden tussen twee facetten.
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
De vectoriële bouwmethode, of Staaf-Knooppunt-theorie, is een methode waarbij de punten in de ruimte verbonden worden met staven om de geometrie op te bouwen.
Via deze methode is bevoorbeeld de Eifeltoren gerealiseerd.
Eén van de meest complexe voorbeelden is de Olympic Tower van Anish Kapoor.
De complexiteit van deze bouwmethode zijn de ingewikkelde knooppunten tussen de staven. En uiteraard zijn we constructief beperkt in het aantal staven die samenkomen in één knooppunt.
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
De gehele bouwkunde is opgebouwd uit deze twee bouwprincipes
ofwel vectorieel ofwel massief en het vaakst een combinatie van deze twee. Elk gebouw is een samensmelting van deze twee bouwmethodes, de muren zijn vaak massief en de dakconstructie is vaak vectorieel.
​
Maar met deze standaard bouwmethodes kunnen we onmogelijk elke geometrie bouwen. We lopen vast, ofwel op te complexe verstekhoeken, ofwel op te ingewikkelde knooppunten.
​
Elke geometrie bestaat uit punten in de ruimte, dit zijn de ingewikkelde knooppunten.
Elke geometrie bestaat uit aan elkaar geschakelde vlakken, deze ribben die 2 vlakken verbinden, resulteren in de complexe verstekhoeken.
​
​
Om de gewenste geometrieën eenvoudig te bouwen, moeten we een nieuw bouwsysteem ontwikkelen. Een bouwmethode waarbij we de complexe verstekhoeken en ingewikkelde knooppunten kunnen omzeilen om zodoende elke vrije geometrie gemakkelijk te kunnen realiseren.
We kunnen gemakkelijk uit elk 3D-model alle vlakken van de facetten van de geometrie halen. We kunnen deze niet met verstekhoeken of knooppunten, verbinden, maar hoe kunnen we deze dan wel aan elkaar schakelen? Als we ze met verstekhoeken aan elkaar schakelen bekomen we een enorme complexiteit, en niet alle hoeken zijn technisch mogelijk. Het verbinden van de hoekpunten is al helemaal geen optie doordat deze enorm complex zijn en soms niet uitvoerbaar zijn.
We zoeken dus een ander verbindingselement. Welk standaard element kan elke mogelijke hoek maken tussen 2 aaneengeschakelde vlakken? Dit element kan een standaard scharnier zijn.
Wat als we alle vlakken van de geometrie verbinden met scharnieren? Zodoende hebben we geen moeilijke verstekhoeken en de complexe knooppunten vallen weg. En door de complexiteit van de geometrie neemt de scharnier de juiste hoek in van het 3D-model, omdat er simpelweg geen andere mogelijkheid bestaat dat de scharnier in de juiste hoek plooit.
​
​
De uitdaging van de onderzoeksvraag:
Als de gehele constructie met scharnieren is verbonden, bekomen we dan een vormvaste constructie?
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
Dit is de onderzoeksvraag:
Kan deze nieuwe constructiemethode van vlakken en scharnieren een start bieden om digitale, complexe geometrieën eenvoudig te bouwen?
Dit proberen we te onderzoeken aan de hand van schets, object, meubel en architectuur. Zo proberen we met elk design de grenzen en mogelijkheden af te tasten van deze nieuwe Surface-Hinge constructiemethode.
​
​
​
Is dit een nieuwe constructiemethode, die we nooit eerder konden bouwen zonder 3D-model, een start voor een nieuwe vormentaal in architectuur? Kan het ook verder gaan dan een plastische vormentaal? Heeft het zijn invloed op programma, functie en stabiliteit?
Dit systeem is niet louter een massiefbouw of niet louter een vectoriële bouw, maar is dit syteem een hybride vorm dit resulteert in een nieuwe bouwmethode?
Hoe kunnen we het krachtenverloop berekenen in deze constructiemethode?
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
- Dit is een poging om de grenzen van de bouwkunde en architectuur te verleggen! -
​
​
​
- English -
​
draW Forms The Surface – Hinge Construction Method Research Question: How can we easily build freeform low polygon geometries?
- We are developing a new Construction Method to easily build any Freeform Geometry, at the scale of Object, Furniture, Installation and Architecture. We create a new construction method based on Form-Fixed Surfaces that are connected with Hinges. This System is based on the existing construction methods of Solid and Verctorial methods, which together form the foundation of the Surface-Hinge Construction Method.
​
- The theoretical introduction: Everything in our universe is made up of points in space. These points are connected with line segments to build an object. At least 3 line segments form a plane, or polygon, that forms the skin of the object. In reality these are countless points in a kind of cloud, in the virtual 3D world we can reduce these to a Low Polygon Model. Architectural Introduction: How do we build these complex designed geometries? There are 2 types of construction methods in our architectural history: either via a massive construction method, or via a vector construction method. (our entire built environment is designed based on these 2 methods) The massive construction method is a method in which massive blocks are stacked on top of each other to obtain the overall shape. The clearest examples are the Pyramids of Cheops, where the entire form is sculpted from the mass. One of the most complex and recent examples of this massive construction method is the Skifarher by Architect Herman Blumer. The complexity of this construction method lies in the difficult mitered corners between the building elements. And of course we are constructively extremely limited in the arc degrees between two facets. The vectorial construction method, or Rod-Node Theory, is a method in which points in space are connected with rods to build the geometry. The Eiffel Tower, for example, was built using this method. One of the most complex examples is Anish Kapoor's Olympic Tower. The complexity of this construction method is the complicated junctions between the bars. And of course we are constructively limited in the number of bars that meet in one node. The entire architecture is built on these two construction principles either vectorial or massive and most often a combination of the two. Each building is a fusion of these two construction methods, the walls are often solid and the roof construction is often vectorial. But with these standard construction methods we cannot possibly build any geometry. We get stuck, either on miter corners that are too complex, or on junctions that are too complicated. Every geometry consists of points in space, these are the complicated nodes. Each geometry consists of connected surfaces, these ribs connecting 2 surfaces result in the complex mitered corners. To easily build the desired geometries, we need to develop a new construction system. A construction method in which we can bypass complex mitered corners and complicated junctions to easily realize any free geometry. We can easily extract from any 3D model all the planes of the facets of the geometry. We cannot connect these with mitered corners or nodes, but how can we connect them together? If we connect them together with mitered corners, we gain enormous complexity, and not all corners are technically possible. Connecting the vertices is certainly not an option because they are extremely complex and sometimes not feasible. So we are looking for another connecting element. Which standard element can make every possible angle between 2 connected surfaces? This element can be a standard hinge. What if we connect all faces of the geometry with hinges? This way we don't have difficult mitered corners and the complex junctions are eliminated. And due to the complexity of the geometry, the hinge occupies the correct angle of the 3D model, because there is simply no other way for the hinge to fold at the correct angle. The challenge of the research question: If the entire construction is connected with hinges, will we obtain a dimensionally stable construction? This is the research question: Can this new construction method of surfaces and hinges provide a starting point for easily building digital, complex geometries? We try to investigate this on the basis of sketch, object, furniture and architecture. With each design we try to explore the limits and possibilities of this new Surface-Hinge construction method. Is this a new construction method, which we could never build before without a 3D model, a start for a new design language in architecture? Can it also go further than a plastic formal language? Does it affect program, function and stability?
This system is not merely a solid construction or not merely a vectorial construction, but is this system a hybrid form that results in a new construction method?
How can we calculate the force development in this construction method?
- This is an attempt to push the boundaries of engineering and architecture! -
​
​
