Downloaden, printen, zitten. Digitaal ontwerp en productie stoelen.

Inspiratie

Downloaden, printen, zitten. Digitaal ontwerp en productie stoelen.

Door: Jeroen Junte | 30-08-2012

Aan het ontwerp van de moderne stoel komt geen potlood en papier meer te pas. De optimale vorm wordt eenvoudig berekend met geavanceerde software. Exacte krachtenberekeningen resulteren in minimaal materiaalgebruik en nieuwe vormen. Zelfs de productie geschiedt met digitale technieken. Met één druk op de knop wordt een stoel uitgeprint alsof het een Worddocument is. Met de juiste programmatuur en een 3D-printer kan dit overal ter wereld.

R18 Ultra Chair

Als de raceauto R18 van Audi in 2011 de 24-uurs race van Le Mans niet had gewonnen, dan zou de R18 Ultra Chair van ontwerpstudio Kram + Weisshaar waarschijnlijk niet hebben bestaan. Deze futuristische stoel werd ontwikkeld met behulp van dezelfde technologie waarmee de lichtgewicht Audi-bolide werd gebouwd. De stoel bestaat uit een rugleuning en zitting van rubber in een sandwich van carbonfiber; het frame bestaat uit vier aluminium poten. Het gebruik van deze materialen onder extreme krachten is door Audi uitvoerig én succesvol getest met de winnende R18 bolide. De aerodynamische vorm van de stoel is dan ook een speelse hommage aan deze raceauto. Een stoel met een pakkende vorm, die ook nog amper een kilo weegt en zich eenvoudig laat verpakken en verschepen in een platte doos. Niets meer aan doen, zou je zeggen.

Ontwerpers Reed Kram en Clemens Weisshaar

Daar dachten ontwerpers Reed Kram en Clemens Weisshaar anders over. Op de drukbezochte meubelbeurs in Milaan presenteerde het duo een eerste prototype van de hoekige stoel, waarvan de zitting en rugleuning waren voorzien van tientallen sensoren. De duizenden bezoekers van deze presentatie werden uitgenodigd om vooral plaats te nemen op de stoel. Op deze manier hoopt Kram + Weisshaar een zorgvuldige berekening te kunnen maken van de krachten waaraan de stoel wordt blootgesteld. Deze complexe data worden met de sensoren verzameld. Vervolgens wordt met behulp van geavanceerde computercalculaties de optimale vorm van de stoel berekend, zodat er wellicht nog enkele grammen van het kostbare carbonfiber kunnen worden bespaard. Het definitieve ontwerp van deze R18 Ultra Chair wordt in december 2012 getoond op de kunsten designbeurs Art Basel/Design Miami in Miami, Florida.

Bone Chair Joris Laarman

De dagen dat stoelen met potlood, liniaal en passer op de tekentafel werden ontworpen, lijken geteld. Een stoel ontwerpen gebeurt met een digitale pen op een touchpad. Met gebruik van nieuwe digitale technieken kan de ontwikkeling van nieuwe meubels zich volledig voltrekken in een virtuele wereld. Zelfs het maken van talloze prototypes van gips, papiermaché of hout hoeft niet meer; de optimale vorm wordt gewoon berekend met hightech software.

De Nederlandse ontwerper Joris Laarman ontwierp zijn Bone Chair met gebruik van software die eveneens afkomstig is uit de auto-industrie. ‘De stoelconstructie wordt dikker of dunner op plekken waar er meer of minder kracht op staat. Botten groeien volgens hetzelfde principe. Ik voer de zithouding, de afmetingen en andere data in de computer in, waarna de software uitrekent hoe de constructie er uit gaat zien.’ Vervolgens voorzag Laarman deze vorm van een finishing touch. ‘Naast het experiment met deze technologie, wilde ik ook gewoon een mooi ding maken.’ Het resultaat is inderdaad een bijzonder mooie stoel in een futuristische art-decostijl waarin inderdaad de structuur van botten is te herkennen.

Laarman Lab

Op verzoek van meubelproducent Vitra probeerde hij het ontwerp aan te passen voor massaproductie. ‘Maar het principe van een stoel met een ideale verhouding tussen draagkracht en materiaalgebruik verwaterde tot een stijltje.’ En dat was nou ook weer niet bedoeling. Dus vervaardigt de ontwerper zijn Bone chair nu in diverse variaties in zijn eigen werkplaats. Deze eetstoelen, schommelstoelen en chaise longues worden voor forse prijzen verkocht. ‘Zonder deze inkomsten zou ik geen onderzoek kunnen doen en dus ook geen nieuwe projecten, zoals de Bone Chair, kunnen ontwikkelen.’ Laarman experimenteerde al eens met architectuur ontworpen met de software van de Bone chair. ‘Het scheelde een haartje of we hadden in China een resort gerealiseerd met gebruik van deze techniek.’

Nieuwe digitale productietechnieken

Naast deze digitale technieken die het mogelijk maken om stoelen te ontwerpen met behulp van geavanceerde software, worden er ook steeds nieuwe digitale productietechnieken ontwikkeld, zoals lasercutting, cnc-machines en 3D-printers. Ook te zien op de meubelbeurs in Milaan dit jaar was een stoel van de succesvolle ontwerper Tom Dixon die ter plekke werd vervaardigd van gegalvaniseerd plaatstaal van 1 millimeter dik. Bijzonder was dat de stoel letterlijk voor de consument uit het staal werd gesneden met een krachtige laserstraal. De vorm van de stoel was geïnspireerd op de Citroën 2CV.

Computational Chair van EZCT

Een andere manier van digitale fabricage is de cnc-techniek (computer numerical control) waarbij geavanceerde freesmachines in staat zijn om complexe digitale ontwerptekeningen te realiseren. Een iconisch ontwerp met deze techniek is de Computational Chair van EZCT, de ontwerpstudio van de Nederlandse architect Jelle Feringa. Het digitale ontwerp van de stoel kwam tot stand met gebruik van algoritmes. Door toepassing van dit wiskundige principe heeft Feringa een archetypische vierkante eetstoel steeds verder geabstraheerd, totdat uiteindelijk een vorm ontstaat die esthetische kwaliteit, materiaalreductie en constructieve draagkracht optimaal combineert. Dit digitale ontwerpproces is verbeeld door de vorm vervolgens op te bouwen uit kleine elementen die ogen als de pixels van de allereerste computerschermen. Dit digitale ontwerp wordt daarna met behulp van speciale software vertaald naar een commando voor een hightech machine, die de vorm feilloos uit een blok hout freest.

Additive manufacturing

Maar de echte revolutie – zo gonst het in de voorhoede van de digitale ontwerpwereld – wordt ontketend door de 3D-printer, die producten laag voor laag opbouwt. De voordelen van deze nieuwe manier van productie spreken voor zich. In tegenstelling tot bovenstaande technieken werkt de 3D-printer volgens additive manufacturing in plaats van subtractive producing. Oftewel: er wordt precies zoveel materiaal gebruikt als nodig is en er is geen restmateriaal, zoals resten plaatstaal van Tom Dixons stoel of het zaagsel van de Computational Chair van Feringa. Daarbij hoeven producten niet meer in bulk te worden gemaakt en vervolgens over de wereld worden getransporteerd. Ze worden in kleine oplage – soms zelfs als unieke exemplaren – lokaal geproduceerd van lokale grondstoffen. Ook het uiterlijk van onze producten zal ingrijpend veranderen nu de meest uitzinnige computertekeningen met één druk op de knop zijn te realiseren.

Gaudí chair van Bram Geenen

Ontwerper Bram Geenen baseerde de vorm van een stoel op een eeuwenoud natuurkundig principe. ‘Ik heb gewichten aan een ketting gehangen om zo een boogvorm te creëren met optimale draagkracht. Van deze natuurlijke vorm heb ik vervolgens een 3D-scan gemaakt, waarbij aan de hand van camerabeelden een computeranimatie wordt gemaakt van een voorwerp. Zonder gebruik van ingewikkelde wiskundige formules heb ik zo de optimale vorm voor mijn stoel bepaald.’ Geenen vernoemde zijn stoel naar de Spaanse architect Antoni Gaudí, die dit ontwerpprincipe onder andere toepaste bij de Sagrada Familia in Barcelona.

Om de draagkracht nog te vergroten voorzag Geenen deze bogen van een honingraat frame. Deze constructie wordt in verschillende delen uitgeprint en geassembleerd. Vervolgens werd over deze constructie een zitting van carbonfiber gespannen die met een epoxyhars wordt verhard. Deze hars trekt vervolgens in de geprinte constructie die ietwat poreus is, zodat de zwarte zitting en de constructie muurvast zijn verbonden. ‘Het carbon vangt het gewicht op en de ribben in de constructie zorgen dat het carbon niet kan bewegen.’

Door het kostbare productiesysteem is Geenen gedwongen zijn Gaudí chair – net als Joris Laarman met zijn Bone Chair – in kleine oplage te vervaardigen. Hij wil de stoel doorontwikkelen tot een product dat in een later stadium door de consument zelf kan worden uitgeprint. Maar zo ver is het nog niet. De meeste 3D-printers zijn duur en het vereist behoorlijk wat kennis om wegwijs te worden in de (ontwerp)software. Daarbij zijn producten die groter zijn dan zeg een Samsonite-koffer nog onbetaalbaar.

Recycling van robotarm

Om deze obstakels te omzeilen bouwde de jonge ontwerper Dirk van der Kooij een afgedankte robotarm om tot een reusachtige 3D-printer in zijn Eindhovense werkplaats in een oude Philips-loods. ‘Het was eigenlijk een heel simpele machine uit een fabriek in China die pallets verplaatste.’ Door de software aan te passen en een spuit aan het uiteinde te monteren, print de machine nu stoelen van lange draden kunststof. Van der Kooij heeft deze techniek inmiddels zo verfijnd, dat zijn studio vol staat met diverse modellen stoelen, een salontafel en lampen in verschillende afmetingen. Van der Kooij kan in zijn studio in Eindhoven ongeveer 4000 producten per jaar produceren. ‘Toch moet ik binnenkort op zoek naar een tweede robotarm.’

Endless Chair van Dirk van der Kooij

Een tweede leven geven aan een afgedankte productiemachine is al een fraai staaltje duurzaamheid. Maar Van der Kooij ging nog een stap verder. ‘Ik gebruik gerecyclede kunststof van oude koelkasten. De lampen zijn van transparante kunststof, die is vervaardigd van gerecyclede cd-hoesjes.’ Daarbij is de productie van zijn Endless Chair efficiënter dan een standaard 3D-printer. ‘Doordat de kunststof draden relatief dik zijn, duurt het nog geen twintig minuten om een stoel te maken. Een printer die massieve kunststof print doet daar uren over.’ Nog een belangrijk pluspunt van deze personal fabrication is dat producten beter kunnen worden afgestemd op de individuele wensen van de consument. Ter illustratie: voor klanten met extreem lange benen kan Van der Kooij heel eenvoudig een stoel met een extra lange zitting uitprinten. ‘Ik kan honderd identieke stoelen uitprinten maar ook elke stoel een andere kleur, afmeting of zelfs vorm geven. Kom daar maar eens om bij Ikea.’

 

Tekst: Jeroen Junte

Schrijf je in voor de nieuwsbrief

Ontvang iedere week het laatste nieuws en informatie op het gebied van architectuur in uw mailbox.

Gerelateerd

Tags: , , , , , , , ,

    Schrijf een reactie

    Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.