Widok wystawy Life Object. Merging Biology & Architecture w Pawilonie Izraelskim na 15. Biennale Architektury w Wenecji, Fot. F. Galli, La Biennale di Venezia 2016

Organiczność

4 [55] 2016

15 | 04 | 2017

Słownik biologiczno-architektoniczny (II)

ZRÓŻNICOWANIE

Parametry działania organizmów są określane przez kilka typów komórek spełniających różne funkcje. Zróżnicowanie odnosi się do procesu, w ramach którego komórka zostaje wyspecjalizowana i przekształca się z pospolitej wielofunkcyjnej komórki w taką, która ma określoną formę i funkcję. Jest to kluczowy proces dla wszystkich etapów życia organizmów wielokomórkowych, począwszy od rozwoju pojedynczej komórki w fazie embrionalnej do w pełni rozwiniętego organizmu, a skończywszy na regeneracji i procesie zdrowienia dojrzałych organizmów.

Operacje chemiczne związane z różnicowaniem mogą zachodzić w czasie i przestrzeni. Tkanka może ewoluować od stanu embrionalnego do w pełni rozwiniętego dorosłego organizmu, który będzie odznaczał się bardziej rozbudowanym zestawem cech, za pośrednictwem zmiany dokonującej się w czasie, w ramach procesu znanego jako histogeneza. Regionalizacja odnosi się do zmian związanych z obszarem, kiedy na przykład jednorodna masa tkanki jest przekształcana w różne obszary o odmiennych właściwościach, jak to ma miejsce w wypadku kości i ścięgna. W ramach tego procesu właściwości, takie jak kształt komórek i ich rozmiar, metabolizm i reakcje na sygnały, ulegają zmianie, dzięki czemu komórka się specjalizuje i staje się gotowa do spełniania określonej roli.

Kiedy w proces dookreślania ostatecznych form i miejsca w przestrzeni włączają się siły fizyczne, wówczas zaczyna być on określany mianem morfogenezy.

Architektura tradycyjnie tworzy zróżnicowanie za pomocą formy i doboru materiału. Zróżnicowanie jako naturalna strategia stosowana w architekturze wprowadza pojęcie zmienności właściwości przejawiających się już na poziomie samego materiału. Gdyby odwołać się do definicji biologicznej, mielibyśmy tutaj do czynienia z miejscowym zróżnicowaniem, podczas gdy oparta na czasie wariacja architektoniczna podpadałaby pod adaptowalność.

Materiały inżynierskie umożliwiają lokalne zróżnicowanie poprzez ich wewnętrzną strukturę, która może się urozmaicać w miarę stopniowego narastania kolejnych materiałów.   Przykładem takich konstruktów przestrzennych są tkaniny i kompozyty. Tkaniny są tworzone dzięki trójwymiarowemu układowi włókien łączonych z sobą za pomocą splatania, tkania, zaplatania, filcowania itp. Różnice w parametrach – wzór, gęstość czy rodzaje włókien – mogą zachodzić w ramach ciągłej, powstałej w wyniku tych procesów, powierzchni tkaniny i jako takie mają wpływ na jej lokalne właściwości i zachowanie. Podobnie wygląda to w wypadku konstrukcji z włókiennych kompozytów, takich jak laminaty, w których dzięki układaniu w warstwy tkanin (lub włókien) w określony wzór i ich impregnacji za pomocą żywicy uzyskuje się zróżnicowany materiał o heterogenicznych właściwościach, opracowany w odpowiedzi na określone oczekiwania związane ze sposobem działania końcowego produktu.

Szybkie technologie prototypowania pozwalają na stopniowe budowanie materiałów poprzez nakładanie cienkich warstw. Standardowy druk 3D oparty na jednym materiale ewoluuje w stronę druku wielomateriałowego pozwalającego na dynamiczne mieszanie, stopniowanie i różnicowanie proporcji właściwości materiałów. Zróżnicowanie materiału otwiera możliwości optymalizacji związane z oczekiwanymi efektami i wydajne wykorzystanie materiału na gruncie projektowania i wytwarzania funkcjonalnych elementów.