CeraShingle: Hệ mặt tiền gốm in 3D kết hợp công nghệ robot và gốm truyền thống

Kết hợp nghệ thuật gốm truyền thống với công nghệ robot và in 3D đất sét, Studio WE phát triển CeraShingle – hệ mặt tiền gốm mô-đun ứng dụng thiết kế điện toán. Không chỉ đóng vai trò như lớp bao che công trình, CeraShingle còn hoạt động như một "lớp da" kiến trúc có khả năng phản ứng với ánh sáng, tối ưu vật liệu và mở ra hướng tiếp cận mới cho kiến trúc bền vững.

CeraShingle ứng dụng công nghệ in 3D đất sét cho hệ mặt tiền gốm

CeraShingle là hệ mặt tiền gốm mô-đun do Studio WE phát triển nhằm nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ in 3D đất sét và thiết kế điện toán trong kiến trúc đương đại. Dự án do nhà thiết kế Yutao Chen dẫn dắt, xem gốm không chỉ là vật liệu hoàn thiện mà còn là thành phần chủ động của lớp vỏ công trình.

Mỗi phiến ốp được in trực tiếp từ đất sét bằng cánh tay robot, với kích thước khoảng 400 x 130 mm và trọng lượng hơn 1 kg. Các cấu kiện được tối ưu hóa về khả năng chịu lực, vận chuyển, lắp đặt và thay thế, cho phép chúng hoạt động như những đơn vị độc lập trong một hệ thống mặt tiền quy mô lớn.

Mỗi miếng gốm là 1 module được in 3d trực tiếp từ đất sét

Khi được lắp đặt theo nguyên tắc chồng mí, các phiến gốm liên kết với nhau tạo thành một bề mặt đa lớp giàu chiều sâu thị giác. Những đường gân nổi, hệ thống lỗ xuyên sáng, lớp men biến đổi cùng các nếp gấp hình học tạo nên hiệu ứng bóng đổ và phản quang liên tục thay đổi theo điều kiện ánh sáng trong ngày. Nhờ đó, mặt tiền không còn là một bề mặt tĩnh mà trở thành một cấu trúc luôn biến chuyển theo góc nhìn và thời gian.

Các module được sắp xếp theo dạng chồng mí với nhau

Bên dưới là 1 lớp giá đỡ bằng gỗ có khả năng cho phép xuyên sáng qua các lớp cấu tạo

Thiết kế điện toán và robot mở rộng khả năng của vật liệu gốm

Được phát triển bởi Yutao Chen và Yiwen Gu, CeraShingle là nỗ lực kết nối giữa truyền thống chế tác gốm và công nghệ robot hiện đại. Mục tiêu của dự án không phải thay thế kỹ thuật thủ công mà là mở rộng những khả năng vốn có của vật liệu đất sét.

Thông qua mô hình hóa tham số (parametric modeling), nhóm thiết kế có thể kiểm soát chính xác hình học, độ cong, mật độ họa tiết, độ dày thành vách và hệ thống đục lỗ của từng cấu kiện. Đồng thời, quy trình này vẫn đảm bảo tính đồng nhất và khả năng lắp ghép giữa các module trong toàn bộ hệ thống.

Công nghệ in 3D đất sét tạo nên các vi cấu trúc, đường cong và chi tiết bề mặt có độ chính xác cao ngay trong quá trình chế tác. Những hình thái này rất khó đạt được bằng kỹ thuật đúc truyền thống, mở rộng đáng kể khả năng biểu đạt của vật liệu gốm trong kiến trúc.

Kết quả mang đến là một hệ vật liệu vừa mang vẻ đẹp tự nhiên của đất nung, vừa thể hiện được độ phức tạp hình học do công nghệ số mang lại. Trong CeraShingle, tính chính xác của thuật toán và tính vật chất của đất sét không đối lập mà bổ trợ cho nhau, tạo nên một ngôn ngữ kiến trúc mới nằm giữa công nghiệp hóa và thủ công truyền thống.

CeraShingle là cầu nối giữa công nghệ hiện đại và nghệ thuật chế tác thủ công truyền thống

Hệ mặt tiền mô-đun thích ứng nhiều loại công trình

Ngay từ đầu, CeraShingle được phát triển như một hệ thống linh hoạt có khả năng thích ứng với nhiều quy mô và bối cảnh sử dụng khác nhau. Các module có thể được ứng dụng cho không gian nội thất, pavilion nghệ thuật hoặc mặt đứng của những công trình lớn mà không cần thay đổi nguyên lý cấu tạo. Tính mô-đun của hệ thống cũng mang lại lợi thế đáng kể trong vận hành. Khi xảy ra hư hỏng, từng phiến ốp có thể được tháo lắp và thay thế độc lập, giúp giảm chi phí bảo trì cũng như kéo dài tuổi thọ công trình.

Hướng đi của CeraShingle với loại cấu trúc này nhằm đáp ứng nhu cầu của nhiều hoàn cảnh khác nhau, từ kiến trúc đến nội thất với khả năng tháo lắp và sửa chữa dễ dàng

Bên cạnh đó, phương pháp sản xuất bồi đắp góp phần tối ưu hóa lượng vật liệu sử dụng bằng cách chỉ phân bổ đất sét vào những vị trí thực sự cần thiết. Studio WE cũng nghiên cứu khả năng sử dụng nguồn đất sét địa phương và các loại men nung nhiệt độ thấp nhằm giảm tiêu hao năng lượng và hạn chế chi phí vận chuyển.

Nhờ cấu trúc mô-đun, CeraShingle có thể ứng dụng cho mặt đứng công trình, pavilion, không gian triển lãm hoặc nội thất. Mỗi phiến gốm đều có thể tháo lắp và thay thế độc lập, giúp giảm chi phí bảo trì, kéo dài tuổi thọ công trình và hạn chế phát sinh chất thải xây dựng.

Với CeraShingle, Studio WE cho thấy công nghệ in 3D không chỉ thay đổi quy trình sản xuất vật liệu mà còn mở rộng cách kiến trúc tương tác với ánh sáng, môi trường và người sử dụng. Dự án là minh chứng cho xu hướng kết hợp giữa thiết kế điện toán, chế tác robot và gốm truyền thống nhằm phát triển các hệ mặt tiền bền vững cho kiến trúc tương lai.

Bài viết : Vân Khánh | Nguồn: DesignBoom