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Il ruolo della didattica nell’era post digitale | The role of didactics in the post-digital age

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Abstract and Figures

La nascita del primo laboratorio di fabbricazione robotica nel 2005 presso la scuola Politecnica Federale di Zurigo ETH con la direzione di F. Gramazio e M. Kolher ha segnato un nuovo corso per la fabbricazione digitale in architettura. Le potenzialità di questa metodologia progettuale vengono indagate rispetto a diverse linee di ricerca che hanno in comune lo sviluppo di processi legati alla definizione di architetture informate. Uno degli aspetti cruciali è relativo alla didattica, fondamentale per maturare e strutturare le competenze necessarie che dovrebbero possedere i futuri operatori per consentire la diffusione della tematica nella pratica architettonica-esecutiva. The birth of the first robotic manufacturing laboratory in 2005 at the Federal Polytechnic School of Zurich, ETH, under the direction of F. Gramazio and M. Kolher marked a new course for digital architecture manufacturing. The potentialities of this design methodology are investigated with respect to different lines of research that have in common the development of processes related to the definition of informed architectures. One of the crucial aspects is related to teaching, which is fundamental for developing and structuring the necessary skills that future operators should possess to allow the dissemination of the theme in architectural and executive practice.
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La nascita del primo laboratorio di fab-
bricazione robotica nel 2005 presso la
scuola Politecnica Federale di Zurigo,
ETH, ha segnato un nuovo corso per la fabbrica-
zione digitale in architettura introducendo nuovi
paradigmi progettuali presto diventati capisaldi
delle principali ricerche dell’era post-digitale (Fig.
1). La macchina generica di derivazione industria-
le diviene uno strumento progettuale in grado di
trasformare i modelli virtuali in sistemi materiali
attraverso una connessione diretta tra modello
digitale e processo produttivo. Le potenzialità di
questa metodologia progettuale, estensione del
concetto di file-to-factory, vengono indagate
rispetto a diverse linee di ricerca che hanno in
comune lo sviluppo di processi legati alla defini-
zione di architetture informate attraverso un pro-
cesso digitale che include generazione formale,
simulazione di fenomeni dinamici e fabbricazione
(Fig. 2). La produzione architettonica contempo-
ranea evidenzia come la progettazione di sistemi
tecnologici informati abbia già trovato un terreno
fertile di sperimentazione nella collaborazione
tra l’accademia e le industrie del settore. Ad oggi,
superata una prima fase di studio e di messa a
punto dell’apparato teorico e strumentale, la
ricerca ha raggiunto una maturità tale da consen-
tire il passaggio dalla fase di prototipazione a
quella di costruzione.
La definitiva applicazione di queste tecnologie
nella pratica professionale e architettonica- esecu-
tiva passa attraverso tre aspetti: a) la comprensio-
ne della mass-customization dei sistemi tecnologi-
ci in relazione ai parametri performativi che guida-
no il processo progettuale (Fig. 3); b) il consolida-
mento del rapporto con l’industria del settore per
una nuova visione dei processi di produzione auto-
matizzati; c) la formazione specialistica degli ope-
ratori, ‘master builders’, per intercettare le innova-
zioni dell’era post-digitale (Fig. 4) .
Uno degli aspetti che concorre alla formazio-
ne degli strumenti attraverso cui l’applicazione di
tali tecnologie potrebbe divenire di uso comune è
relativo alla didattica, fondamentale per maturare
e strutturare le competenze necessarie che do-
vrebbero possedere i futuri operatori per consen-
tire la diffusione all’interno del mercato di riferi-
mento della metodologia operativa proposta e de-
gli strumenti necessari per la sua applicazione. A
riguardo, è necessario far che le tematiche in
oggetto, architettura performativa e processo ‘da-
ABSTRACT
La nascita del primo laboratorio di fabbricazione robo-
tica nel 2005 presso la scuola Politecnica Federale di
Zurigo ETH con la direzione di F. Gramazio e M.
Kolher ha segnato un nuovo corso per la fabbricazione
digitale in architettura. Le potenzialità di questa meto-
dologia progettuale vengono indagate rispetto a diverse
linee di ricerca che hanno in comune lo sviluppo di pro-
cessi legati alla definizione di architetture informate.
Uno degli aspetti cruciali è relativo alla didattica, fon-
damentale per maturare e strutturare le competenze
necessarie che dovrebbero possedere i futuri operatori
per consentire la diffusione della tematica nella pratica
architettonica-esecutiva.
The birth of the first robotic manufacturing laboratory
in 2005 at the Federal Polytechnic School of Zurich,
ETH, under the direction of F. Gramazio and M. Kolher
marked a new course for digital architecture manufac-
turing. The potentialities of this design methodology
are investigated with respect to different lines of
research that have in common the development of pro-
cesses related to the definition of informed architec-
tures. One of the crucial aspects is related to teaching,
which is fundamental for developing and structuring
the necessary skills that future operators should possess
to allow the dissemination of the theme in architectural
and executive practice.
KEYWORDS
post-digitale, innovazione tecnologica, computazione
digitale, fabbricazione digitale, master builders.
post-digital, technological innovation, digital computing,
digital fabrication, master builders.
ta-driven’, ‘digital materiality’ e fabbricazione di-
gitale, non siano relegate all’interno di un percor-
so formativo specialistico di secondo livello1ma
bensì diventino parte integrante dei programmi
formativi a partire dal primo ciclo di formazione
universitaria per arrivare a « una organizzazione
professionale complessa dotata di quegli indi-
spensabili strumenti per capire il mutare del con-
testo» (Paoletti, 2006).
La maturazione di competenze necessarie
per affrontare problematiche complesse e avan-
zate relative alla progettazione e alla seguente
fase tecnologica e costruttiva, passa per una for-
mazione graduale che permette di recepire e
metabolizzare teorie e strumenti innovativi a par-
tire dal primo livello di istruzione universitario in
coesistenza con le materie classiche che contrad-
distinguono il curriculum di Tecnologia
dell’Architettura. Riferimento pratico di questo
approccio è quello del Massachusetts Institute of
Technology, MIT, che nel 2016 ha presentato
all’interno dell’offerta formativa di base tre corsi
in grado di sensibilizzare gli studenti rispetto a
delle grandi macro-categorie: processo data-dri-
ven, fabbricazione digitale e design interattivo. I
corsi Information Design, Design Thinking
Through Making e Design Objects (Fig. 5) intro-
ducono teorie e strumenti che delineano una
modalità di pensiero innovativa e transdisciplina-
re in grado di intercettare una richiesta mutevole
del mercato di settore. All’interno di questo per-
corso formativo la parte teorica acquisisce un
peso equivalente, se non superiore, rispetto a
quello strumentale relativo alla conoscenza di
software specifici e di protocolli di comunicazio-
ne per i processi di fabbricazione digitale.
Il secondo aspetto alla base del processo di tra-
sferimento tecnologico sta nel consolidamento del
rapporto con le industrie che operano nel settore
delle costruzioni. La capacità di realizzare una
connessione tra laboratori di ricerca e mondo pro-
fessionale attraverso la scalabilità dei processi, è
direttamente connessa al rapporto che viene
instaurato con le industrie del settore. Le ricerche
condotte dall’ETH di Zurigo, dall’Università di
Harvard piuttosto che dell’Institute for Compu-
tational Design (ICD) di Stoccarda sono il risulta-
to di collaborazioni e partnership con industrie
operanti nel settore che permettono di avere le
risorse economiche e strumentali necessarie per il
corretto svolgimento delle attività scientifiche di
AGATHÓN 03 | 2018 - International Journal of Architecture, Art and Design | 29-36
ISSN: 2464-9309 (print) - ISSN: 2532-683X (online) - DOI: 10.19229/2464-9309/342018
Angelo Figliola*
IL RUOLO DELLA DIDATTICA
NELL’ERA POST-DIGITALE
THE ROLE OF DIDACTICS
IN THE POST-DIGITAL AGE
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ricerca e, allo stesso tempo, implementare il know-
how per sperimentare codici formali e processi
produttivi innovativi.
Strumenti della didattica post-digitale La didat-
tica post-digitale non è orientata unicamente alla
formazione di figure specialistiche in grado di uti-
lizzare software innovativi e controllare processi
di fabbricazione digitale ma vuole fornire gli stru-
menti teorici necessari allo sviluppo di una meto-
dologia operativa che prevede la scomposizione
del problema progettuale in fasi consequenziali,
un rinnovata sensibilità materiale e una conoscen-
za del processo di fabbricazione adottato.
Il primo aspetto teorico e strumentale che
dovrebbe essere parte del percorso di formazione
sulla tematica riguarda il computational design
(thinking): la computazione digitale2e il computa-
tional thinking, costituiscono gli elementi chiave
delle linee di sperimentazione post-digitale, come
grande contenitore attraverso il quale tutte le com-
petenze coinvolte nel processo progettuale vengo-
no strutturate sotto forma di dati. Alla conoscenza
dei programmi avanzati di modellazione algorit-
mica deve corrispondere l’insegnamento e la
divulgazione di un pensiero computazionale che
guida lo studente nell’approccio al problema e
nella sua scomposizione per parti al fine di struttu-
rare i dati in maniera coerente e propedeutica alla
loro elaborazione e ottimizzazione. Il processo
computazionale ‘data-driven’ rappresenta il
momento di sintesi tra diverse competenze disci-
plinari nel nome di un’intelligenza collettiva basa-
ta sull’Informaton Technology (IT); l’informazio-
ne del processo stabilisce una connessione tra atto-
ri e fasi progettuali comunemente distinti e assume
un peso ancora maggiore se collegato alle teorie
sull’evoluzione della forma, morfogenetica, come
risultato sugli studi sulla ‘gestalt’, forma, e ‘bil-
dung’ formazione, e all’ottimizzazione delle
performance (Fig. 6).
Alle teorie sul pensiero computazionale va
affiancato l’insegnamento di programmi attraver-
so i quali gestire i processi progettuali, la simula-
zione dinamica e i protocolli di fabbricazione digi-
tale. La conoscenza di software parametrici è una
condizione essenziale per il controllo dell’intera
filiera progettuale e per l’informazione dello stes-
so, ma non sufficiente se non coadiuvata da un’i-
dea progettuale e da una modalità di sintetizzarla
idonea per essere gestita mediante modelli compu-
tazionali. A riguardo, l’introduzione nel percorso
formativo dell’insegnamento di strumenti di pro-
gettazione parametrica permette di fornire agli stu-
denti un tool attraverso il quale organizzare il pro-
cesso progettuale secondo una gerarchia di dati
basata sull’associazione e interrelazione degli
stessi e, inoltre, consente agli stessi di simulare e
analizzare l’azione di forze che guidano i processi
di generazione formale, evitando la costruzione di
modelli analogici complessi e time consuming.
Nell’interpretare l’architettura come elemento
di mediazione tra i complessi sistemi interni ed
esterni, la simulazione rappresenta uno strumento
importante nell’analisi quantitativa dei parametri
performativi oltre che fornire un supporto stru-
mentale al progettista al fine di implementare il
processo creativo. Rispetto al tradizionale approc-
cio all’architettura performance-based, la compu-
tazione digitale consente di relazionare i dati geo-
metrici a valori quantitativi, risultato delle analisi,
per guidare il processo di generazione formale. A
tal proposito, il discente deve avere una conoscen-
za di base per quello che riguarda i fenomeni basi-
lari della fisica tecnica dell’edificio e del compor-
tamento strutturale attraverso la quale poter legge-
re correttamente il risultato delle analisi condotte
ed eventualmente elaborare processi complessi di
ottimizzazione euristica e genetica. Percorsi didat-
tici sulla tematica sono da sempre presenti nell’of-
ferta formativa post-laurea delle più importanti
università internazionali (Nagakura, 1998;
Terzidis, 2002; Celani, 2004; Duarte, 2007) men-
tre solo in alcuni casi nella formazione universita-
ria di primo livello (Varinlioglu et al., 2016) e pur
sempre limitati alla creazione di un modello digi-
tale attraverso il quale sperimentare soluzioni
compositive e spaziali organiche e complesse.
L’elemento innovativo della didattica post-
digitale è rappresentato dalla connessione diretta
tra il processo progettuale di generazione formale
e quello produttivo di fabbricazione digitale, in
particolare tra geometria, sistema materiale e fab-
bricazione, definito grazie all’informazione del
processo computazionale che incrementa le rela-
zioni tettoniche tra struttura e materiale nei limiti
delle logiche di fabbricazione adottate (Fig. 7).
Questa connessione tra le due fasi della progetta-
zione introduce un nuovo aspetto legato alla didat-
tica post-digitale che può essere definito come
‘Critical Making’ (Ratto, 2011): la catena digitale,
il flusso continuo di informazioni tra il design e la
Figliola A., AGATHÓN 03 (2018) 29-36
Fig. 1 - Robotic manufacturing laboratory of the Federal Polytechnic School of Zurich, ETH (A. Quartara).
Figg. 2-4 - Designing in the post-digital era; Digital fabrication as a tool to break down creative barriers with respect to complexity and customization; Architect as Master Builders
for the management of complex design processes (A. Figliola).
31
produzione, acquisisce una rilevanza fondamenta-
le nel controllo e nella gestione delle forme digitali
per avviare il successivo processo di materializza-
zione. La separazione rinascimentale tra lavoro
manuale e intellettuale, tra processo ideativo e
costruttivo (Campioli, 2005) viene meno a favore
di una cultura del fare. Il processo astratto ed
esplicito perlopiù orientato alla progettazione e
produzione di uno specifico prodotto o di una spe-
cifica forma finale, che caratterizza l’approccio
metodologico classico, si evolve in maniera prati-
ca e materiale ponendo l’attenzione sul processo
piuttosto che sul risultato finale.
La manipolazione del materiale, i test neces-
sari per definire le sue potenzialità e le sue criti-
cità, l’analisi del suo comportamento strutturale
divengono parte integrante del processo progettua-
le in un’ottica di ‘learning by doing’, ovvero impa-
rare attraverso l’atto del fare che, in chiave post-
digitale, si evolve in ‘learning by digital fabrica-
tion’ (Özkar, 2007). Il processo non è nuovo alla
didattica: il Bahuaus ha messo i suoi laboratori al
centro dell’attività didattica e pedagogica, come
luogo di ricerca nei quali sperimentare attraverso
la pratica, affinando il prodotto e soprattutto il pro-
cesso progettuale. Rispetto al passato, la speri-
mentazione materiale post-digitale si arricchisce
di un nuovo layer di complessità caratterizzato
dall’impiego di strumenti innovativi di fabbrica-
zione digitale come robot e 3D printer: mediante
l’impiego di questi nuovi strumenti è possibile
sperimentare una rinnovata sensibilità materiale,
che passa dalla customizzazione dei tools e dei
processi produttivi, attraverso la quale esplorare
codici formali evolutivi e una nuova tettonica
informata da parametri performativi oggettiva-
mente misurabili (e.g. performance strutturali,
energetico-ambientali). In relazione ai processi di
file-to-factory (Burry, 2012), quello che cambia è
il rapporto diretto con gli strumenti di fabbricazio-
ne digitale in grado di condividere e occupare lo
stesso spazio del progettista oltre che diventare
estensione dello stesso nello spazio di lavoro
(Carpo, 2014). La produzione non è più unica-
mente l’ultimo step del processo progettuale ma
diviene una delle competenze del progettista che
può trasformarla da vincolo a opportunità, espan-
dendo il range delle possibilità progettuali.
Learning by doing – La didattica post-digitale
deve prevedere una serie di passaggi innovativi e
interdisciplinari: il primo di questi riguarda l’isti-
tuzione di laboratori di ricerca e il relativo investi-
mento nell’acquisto di strumenti necessari per i
processi di fabbricazione mentre il secondo inte-
ressa la conoscenza delle macchine, dei protocolli
di comunicazione e di tutti gli aspetti tecnici che
influiscono sul loro utilizzo. La dotazione di base
è costituita da tools per lavorazioni manuali, stam-
panti 3D di varie dimensioni, macchine a taglio
laser, CNC machine mentre un equipaggiamento
avanzato prevede l’acquisto di robot di medie e
grandi dimensioni. Se nel panorama italiano, solo
il Politecnico di Milano3è dotato di robot per pro-
cessi di fabbricazione digitale (Fig. 8), le maggiori
università internazionali sono dotate di laboratori
avanzati, in cui robot condividono lo spazio con
gli studenti all’interno di processi collaborativi e
sperimentali (Fig. 9).
La presenza di un apparato strumentale ade-
guato costituisce la condizione fondamentale per
poter lavorare alla scala 1:1 (Figg. 10, 11) e mate-
rializzare il processo digitale. Infatti, uno degli
obiettivi della formazione post-digitale è il rinno-
vamento di una cultura del fare che implica la
conoscenza dei materiali impiegati e delle loro
proprietà meccaniche e fisiche e degli strumenti e
dei metodi di produzione adottati. Lo spazio ibrido
di iterazione tra designer e strumenti di computa-
zione e fabbricazione digitale viene contaminato
da altri ambiti disciplinari nell’intento di indagare
nuovi metodi di fabbricazione ma anche di stimo-
lare la creatività attraverso un fecondo processo di
collaborazione tra vari settori disciplinari.
L’interdiscipli-narietà è uno dei criteri che deve
caratterizzare un percorso didattico che si pone
come obiettivo quello di intercettare competenze
diversificate che vanno dall’architettura, all’inge-
gneria fino alla biologia e alla meccatronica.
Per esplorare l’impatto dell’uso dei dati nella
progettazione di architetture performative è neces-
sario adottare un approccio multidisciplinare attra-
verso il quale diverse competenze collaborano al
fine di visualizzare, modellare e interpretare i dati
necessari per prendere decisioni e quindi generare
soluzioni progettuali. Nelle università italiane, un
primo livello di integrazione è stato raggiunto
attraverso l’istituzione di laboratori integrati in cui
il progetto costituisce la sintesi tra i vari apporti
disciplinari; un ulteriore passo in avanti potrebbe
essere rappresentato dall’istituzione di laboratori
integrati transdisciplinari e dal carattere sperimen-
tale per verificare come gli studenti recepiscono
l’innovazione del modello didattico proposto (Fig.
12). In sintesi, i criteri fondamentali per strutturare
un percorso didattico post-digitale possono essere
riassunti come segue:
- l’inserimento di moduli relativi alla computazio-
ne e alla fabbricazione digitale nei programmi
didattici a partire dal primo ciclo di formazione
universitaria;
- integrare l’insegnamento di programmi parame-
trici con quello di discipline di natura scientifica
per favorire una consapevole lettura dei dati risul-
tato delle analisi, necessaria per impostare il meta-
progetto ed eventuali processi di ottimizzazione;
- strutturare laboratori di fabbricazione digitale
con una dotazione strumentale adeguata e colle-
garli alla didattica attraverso moduli di progetta-
zione integrata;
- prevedere già nel triennio un laboratorio di pro-
gettazione integrata e interdisciplinare che preve-
de lo sviluppo di un workflow digitale che termina
con la realizzazione di un prototipo;
- promuovere il lavoro ‘in scala’, ovvero promuo-
vere lo studio di soluzione tecnologiche attraverso
la costruzione di modelli che permettono una valu-
tazione diretta dei parametri prestazionali;
- promuovere la collaborazione con le industrie,
condividere il know-how per individuare gli aspet-
ti da potenziare e innovare.
Risultati attesi in relazione a figure professionali
emergenti La didattica così strutturata, si pone
come obiettivo lo sviluppo da parte dei futuri ope-
ratori del settore di una consapevolezza tecnologi-
ca rinnovata rispetto alla costante evoluzione di
materiali e delle tecnologie costruttive, come
volontà di comprendere i cambiamenti in atto per
misurare e verificare l’incidenza degli stessi sul-
l’ambiente costruito (Claudi De Saint Mihel,
2005). All’interno di uno scenario post-digitale
(Fig. 13), la figura del designer muta radicalmente
così come la divisione persistente tra l’idea e la
costruzione: la figura dell’Information Master
Builder mette in risalto la figura dell’architetto
che, grazie all’evoluzione del rapporto CAD /
CAM, acquisisce la capacita di gestire il processo
produttivo attraverso la costruzione di un modello
digitale algoritmico.
La metodologia proposta introduce una nuova
specifica alla figura del Master Builders: la capa-
cità di sviluppare una sensibilità materiale che
appartiene alla manualità degli antichi artigiani
attraverso il medium della macchina. Il ricorso alle
nuove tecnologie di fabbricazione digitale estende
questo concetto: l’architetto acquisisce il controllo
dell’intero processo progettuale, dalla generazione
formale fino alla costruzione, dallo spazio virtuale
a quello fisico. Nel continuum digitale, tettonica e
materiali non dipendono da convenzioni o stan-
dard tipologici e sono il risultato di un processo in
cui i tools definiscono i materiali che costituiscono
la forma, e non viceversa. Il controllo del processo
si materializza nella costruzione di un modello
digitale capace di inglobare i parametri relativi ai
materiali, ai vincoli geometrici e agli strumenti uti-
lizzati, definendo una nuova relazione tra designer
e maker (Sheill, 2012). Rispetto all’innovazione
introdotta con la prima era digitale, con il passag-
gio da modello bidimensionale a tridimensionale
Fig. 5 - Information Design, Design Making and Design Objects: training courses in the MIT, first cycle of studies (MIT).
Figliola A, AGATHÓN 03 (2018) 29-36
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dal quale estrarre i dati per la produzione dei com-
ponenti, il processo si arricchisce di informazioni
e la materia acquisisce un’intelligenza digitale.
Strutturare percorsi formativi innovativi nel-
l’ambito della formazione universitaria di primo
livello, consente di accrescere la sensibilità e le
conoscenze specialistiche degli allievi rispetto alle
tematiche sopra esposte. L’obiettivo primario è la
formazione di una nuova forza lavoro composta da
esperti altamente qualificati con competenze tra-
sversali che spaziano dal design del prodotto, all’in-
gegneria, alla scienza dei materiali, fino alla com-
putazione digitale e alla progettazione e fabbrica-
zione di sistemi tecnologici avanzati (Fig. 14).
Nell’era dell’industria 4.0 e della crescita esponen-
ziale dell’innovazione tecnologica che sta investen-
do tutti i settori di sviluppo, siamo davanti a una
carenza di operatori qualificati in grado di gestire
processi progettuali complessi, in linea con le cre-
scenti aspettative di qualità e regolamentazione
(Fig. 15). A riguardo, la metodologia didattica basa-
ta sul concetto di ‘learning by doing’ e la collabora-
zione con le industrie del settore, esporrà gli studen-
ti a nuove forme di progettazione avanzata e meto-
dologie ingegneristiche, come la robotica, la stampa
e la scansione 3D, che attualmente stanno reinven-
tando il modo in cui analizziamo, modelliamo,
costruiamo e ristrutturiamo l’ambiente costruito.
La collaborazione tra l’Università e l’indu-
stria fa sì che quest’ultima si trasformi da ricettore
passivo di un processo ideativo che avviene altro-
ve, con il solo compito di automatizzare la produ-
zione dei componenti, ad agente attivo, parte inte-
grante del processo progettuale attraverso la con-
divisione del know-how relativo ai materiali e ai
processi produttivi impiegati. Per rendere proficuo
il rapporto tra le due entità è necessario creare un
flusso di lavoro bidirezionale: le sperimentazioni
effettuate e i prototipi realizzati in ambito accade-
mico, devono presentare possibili soluzioni a pro-
blematiche concrete del settore delle costruzioni, o
comunque necessarie ad affrontare sfide tecnolo-
giche e costruttive del futuro.
ENGLISH
Innovation of the approach to teaching – The birth
of the first robotic manufacturing laboratory in
2005 at the Federal Polytechnic School of Zurich,
ETH, marked a new course for digital architecture
manufacturing by introducing new design
paradigms that soon became the cornerstones of
the main research paths in the post-digital era
(Fig. 1). The generic machine of industrial deriva-
tion becomes a design tool able to transform virtu-
al models into material systems through a direct
connection between the digital model and the pro-
duction process. The potential of this design
methodology, extension of the concept of file-to-
factory, are investigated with respect to different
lines of research that have in common the develop-
ment of processes related to the definition of
informed architectures through a digital process
that includes formal generation, simulation of
dynamic phenomena and manufacturing (Fig. 2).
The contemporary architectural production shows
how the design of informed technological systems
has already found fertile ground for experimenta-
tion in the collaboration between the academy and
the industries of the sector. To date, after a first
phase of study and set-up of the theoretical and
instrumental apparatus, the research has reached
a maturity that allows the transition from the pro-
totyping to the construction phase.
The definitive application of these technolo-
gies in professional and architectural-executive
practice goes through three aspects: a) an under-
standing of the mass-customization of technologi-
cal systems in relation to the performance param-
eters that guide the design process (Fig. 3); b)
consolidation of the relationship with the industry
in the sector for a new vision of automated pro-
duction processes; c) the specialized training of
operators, master builders, to intercept the innova-
tions of the post-digital era (Fig. 4).
One of the aspects that contributes to the for-
mation of the tools through which the application
of such technologies could become of common use
is related to teaching, fundamental for maturing
and structuring the necessary skills that should be
possessed by future operators to allow diffusion
within the market of the proposed operational
methodology and the tools necessary for its appli-
cation. In this regard, it is necessary to ensure that
the issues in question, performative architecture
and data-driven process, digital materiality and
digital manufacturing are not relegated to a sec-
ond level specialized training path1but rather
become an integral part of the training programs
starting from the first cycle of university education
to arrive at «a complex professional organization
equipped with those indispensable tools to under-
stand the changing context» (Paoletti, 2006).
The maturation of skills necessary to face
complex and advanced problems related to the
design and the following technological and con-
structive phase, passes through a gradual training
that allows to transpose and metabolize innovative
theories and tools starting from the first level of
university education in coexistence with the tradi-
tional subjects that distinguish the Architectural
Technology curriculum. Practical reference of
this approach is that of the Massachusetts
Institute of Technology, MIT, which in 2016 pre-
sented, within the basic educational offer, three
courses able to sensitize students with respect to
large macro-categories: data-driven process, dig-
ital fabrication and interactive design. The cours-
es Information Design, Design Thinking Through
Making and Design Objects (Fig. 5) introduce
theories and tools that outline an innovative and
transdisciplinary way of thinking able to intercept
a changing market demand in the sector. Within
this training the theoretical part acquires an
equivalent weight, if not higher, than the instru-
mental one related to the knowledge of specific
software and communication protocols for digital
manufacturing processes.
The second aspect of the technology transfer
process is the consolidation of the relationship
with the industries operating in the construction
sector. The ability to make a connection between
research laboratories and the professional world
through the scalability of processes, is directly
connected to the relationship that is established
with the industries of the sector. The research con-
ducted by the ETH Zurich, the University of
Harvard rather than the Institute for
Computational Design of Stuttgart, ICD, are the
result of collaborations and partnerships with
industries operating in the sector that allow to
have the economic and instrumental resources
necessary for the proper conduct of scientific
research activities and, at the same time, imple-
ment the know-how to experiment with formal
codes and innovative production processes.
Post-Digital Teaching Tools Post-digital didac-
tics are not aimed solely at the training of special-
ist figures able to use innovative software and con-
trol digital manufacturing processes but want to
provide the theoretical tools necessary for the
development of an operational methodology that
provides for the decomposition of the design
Figg. 6, 7 - Data-driven computational process: data analysis, digital computation and optimization; Design process for informed architectures in the post-digital era (A. Figliola).
Figliola A., AGATHÓN 03 (2018) 29-36
33
problem in consequential phases, a renewed
material sensitivity and a knowledge of the manu-
facturing process adopted.
The first theoretical and instrumental aspect
that should be part of the training course on the
subject concerns computational design (thinking):
digital computation2and computational thinking,
are the key elements of the post-digital experimen-
tation paths, as a large container through which
all the skills involved in the design process are
structured in the form of data. To the knowledge of
advanced programs of algorithmic modelling must
correspond the teaching and the disclosure of a
computational thought that guides the student in
the approach to the problem and in its decomposi-
tion for parts in order to structure the data in a
coherent and preparatory way to their elaboration
and optimization. The data-driven computational
process represents the moment of synthesis
between different disciplinary competencies in the
name of a collective intelligence based on
Informaton Technology (IT); the information of the
process establishes a connection between actors
and project phases that are commonly distinct and
takes on even greater weight when linked to theo-
ries on the evolution of form, morphogenetic, as a
result of studies on gestalt, form, and bildung train-
ing, and optimizing performance (Fig. 6).
Theories on computational design thinking
should be accompanied by the teaching of pro-
grams through which to manage design processes,
dynamic simulation and digital fabrication proto-
cols. The knowledge of parametric software is an
essential condition for the control of the entire
design supply chain and for the information of the
same, but not sufficient if not supported by a
design idea and a modality of synthesis suitable to
be managed through computational models. In
this regard, the introduction into the training
course of teaching parametric design tools allows
students to provide a tool through which to orga-
nize the design process according to a hierarchy
of data based on the association and interrelation
of the same and, moreover, allows themselves to
simulate and analyse the action of forces that
drive the processes of formal generation, avoid-
ing the construction of complex analogical and
time-consuming models.
In interpreting architecture as an element of
mediation between complex internal and external
systems, simulation is an important tool in the
quantitative analysis of performance parameters
as well as providing instrumental support to the
designer in order to implement the creative pro-
cess. Compared to the traditional approach to per-
formance-based architecture, computational
design makes it possible to relate geometric data
to quantitative values, the result of analyses, to
guide the process of formal generation. In this
regard, the student must have a good knowledge
regarding the basic phenomena of physics of the
building and of the structural behaviour through
which it is possible to correctly read the result of
the analyses carried out and eventually elaborate
complex processes of heuristic and genetic opti-
mization. Didactic courses on the theme have
always been present in the post-graduate training
offer of the most important international universi-
ties (Nagakura, 1998; Terzidis, 2002; Celani,
2004; Duarte, 2007) while only in some cases in
first level university education (Varinlioglu et al.,
2016) and still limited to the creation of a digital
model through which to experiment organic and
complex compositional and spatial solutions.
The innovative element of post-digital didac-
tics is represented by the direct connection
between the design process of formal generation
and the production one of digital manufacturing,
in particular between geometry, material system
and manufacturing, defined thanks to the informa-
tion of the computational process that increases
the tectonics relationship between structure and
material within the limits of the manufacturing
logics adopted (Fig. 7). This connection between
the two phases of the design introduces a new
aspect related to post-digital teaching that can be
defined as Critical Making (Ratto, 2011): the dig-
ital chain, the continuous flow of information
between design and production, acquires a funda-
mental importance in the control and management
of digital forms to start the subsequent material-
ization process. The Renaissance separation
between manual and intellectual work, between
the ideational and constructive process
(Campioli, 2005) is transformed in favour of a
culture of doing. The abstract and explicit pro-
cess, mostly oriented towards the design and pro-
duction of a specific product or of a specific final
form, which characterizes the classical method-
ological approach, evolves in a practical and
material way, focusing on the process rather than
on the final result.
The manipulation of the material, the tests
necessary to define its potentialities and its criti-
cal aspects, the analysis of its structural behaviour
become an integral part of the design process with
a view to learning by doing, ie learning through
the act of doing which, in a post-digital era,
evolves into learning by digital fabrication (Özkar,
2007). The process is not new in the academic
environment: Bahuaus has put its laboratories at
the centre of educational and pedagogical activi-
ties, as a research place in which to experiment
through practice, refining the product and above
all the design process. Compared to the past, post-
digital material experimentation is enhanced by a
new layer of complexity characterized by the use
of innovative digital manufacturing tools such as
robots and 3D printers: through the use of these
new tools it is possible to experiment with a
renewed material sensitivity, which passes from
the customization of tools and production process-
es, through which to explore formal evolutionary
codes and a new tectonics informed by objectively
measurable performance parameters (eg struc-
tural performance, energy-environmental).
In relation to the file-to-factory processes
(Burry, 2012), what changes is the direct relation-
ship with the digital fabrication tools able to share
and occupy the same space as the designer as well
as becoming an extension of the same in the
workspace (Carpo, 2014). The production is no
longer solely the last step of the design process but
becomes one of the skills of the designer who can
transform it from constraint to opportunity,
expanding the range of design possibilities.
Learning by doing Post-digital didactics must
include a series of innovative and interdisciplinary
steps: the first of these concerns the establishment
of research laboratories and the related invest-
ment in the purchase of tools necessary for the
manufacturing processes while the second
involves the knowledge of the machines, communi-
Figg. 8, 9 - Left: Index Lab, robotic manufacturing laboratory at the Politecnico di Milano (A. Quartara). Right: Arhus School of Architecture, collaboration and iteration between
students and robots within a creative process (R. Hughes).
Figliola A, AGATHÓN 03 (2018) 29-36
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Figliola A., AGATHÓN 03 (2018) 29-36
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cation protocols and all the technical aspects that
influence their use. The basic equipment consists
of tools for manual work, 3D printers of various
sizes, laser cutting machines, CNC machines,
while advanced equipment involves the purchase
of medium and large industrial robots. While in
the Italian scenario, only the Politecnico of Milan3
is equipped with robots for digital manufacturing
processes (Fig. 8), the major international univer-
sities are equipped with advanced laboratories,
where robots share space with students in collab-
orative and experimental processes (Fig. 9).
The presence of an adequate instrumental
apparatus is the fundamental condition for work-
ing on the 1: 1 scale (Figg. 10, 11) and material-
izing the digital process. In fact, one of the objec-
tives of post-digital training is the renewal of a
culture of doing that involves the knowledge of
the materials used and their mechanical and
physical properties and of the tools and tech-
niques of production adopted. The hybrid itera-
tion space between designers and digital compu-
tation and manufacturing tools is contaminated
by other disciplinary fields in order to investigate
new manufacturing methods but also to stimulate
creativity through a fruitful process of collabora-
tion between various disciplinary sectors.
Interdisci-plinarity is one of the criteria that must
characterize an educational path that aims to
intercept diverse skills ranging from architecture,
engineering, to biology and mechatronics.
To explore the impact of the use of data in the
design of performative architectures it is neces-
sary to adopt a multidisciplinary approach
through which different skills collaborate in order
to visualize, model and interpret the data neces-
sary to make decisions and then generate design
solutions. In Italian universities, a first level of
integration has been achieved through the estab-
lishment of integrated laboratories in which the
project represents the synthesis between the vari-
ous disciplinary contributions; a further step for-
ward could be represented by the establishment of
transdisciplinary integrated laboratories to verify
how students understand the innovation of the pro-
posed teaching model (Fig. 12). In summary, the
fundamental criteria for structuring a post-digital
educational path can be summarized as follows:
- the inclusion of modules relating to computa-
tional design and digital fabrication in the educa-
tional programs starting from the first university
education cycle;
- integrate the teaching of parametric programs
with that of disciplines of a scientific nature to
promote an informed reading of the results of the
analyses, necessary to set up the meta-project and
possible optimization processes;
- structuring digital fabrication laboratories with an
adequate instrumental equipment and linking them
Figg. 10, 11 - Previous page: Fusta Robotics and Digital
Urban Orchard; 1:1 pavilions built at the IAAC, Institute
for Advanced Architecture of Catalunya, as part of the
2015-2010 OTF program (A. Quartara).
Figg. 12-14 - Methods and tools for the diffusion of the
theme in architectural practice: academy, industry and
new professional profiles; Post-digital era: between
computation, digital materiality and digital fabrication;
Conceptual diagram of key issues related to their appl-
cation in architectural practice (A. Figliola).
Figliola A, AGATHÓN 03 (2018) 29-36
36
to teaching through integrated design modules;
- foresee an integrated and interdisciplinary design
laboratory in the three-year period, which propos-
es the development of a digital workflow that ends
with the creation of a 1:1 scale prototype;
- promote scale work, ie promote the study of tech-
nological solutions through the construction of
models that allow a direct evaluation of perfor-
mance parameters;
- promote collaboration with industries, share
know-how to identify the aspects to be strength-
ened and innovated.
Expected results in relation to emerging profes-
sional figures – The didactics thus structured, aims
to the development by future operators of the sec-
tor of a renewed technological awareness with
respect to the constant evolution of materials and
construction technologies, as a willingness to
understand the changes in act to measure and ver-
ify the impact of these on the built environment
(Claudi De Saint Mihel, 2005). Within a post-dig-
ital scenario (Fig. 13), the figure of the designer
changes radically as well as the persistent division
between the idea and the construction phase of the
design process: the Information Master Builder
highlights the figure of the architect who acquires
the ability to manage the whole process, from
design to production, through the construction of
an algorithmic digital model and thanks to the
evolution of the CAD / CAM relationship.
The proposed methodology introduces a new
specification to the figure of the Master Builders:
the ability to develop a material sensitivity that
belongs to the manual skills of the ancient artisans
through the medium of the machine. The use of
new digital manufacturing technologies extends
this concept: the architect gains control of the
entire design process, from formal generation to
construction, from virtual to physical space. In the
digital continuum, tectonics and materials do not
depend on conventions or typological standards
and are the result of a process in which the tools
define the materials that make up the shape, and
not vice versa. The control of the process materi-
alizes in the construction of a digital model able to
incorporate geometric constraints, the parameters
related to the materials and tools used, defining a
new relationship between designer and maker
(Sheill, 2012). Compared to the innovation intro-
duced in the first digital age, with the transition
from a two-dimensional to a three-dimensional
model from which to extract data to produce com-
ponents, the process is enriched with information
and the subject acquires a digital intelligence.
Structuring innovative training courses in the
context of first level university education, allows
students to increase their sensitivity and specialist
knowledge in relation to the issues outlined above.
The primary objective is the formation of a new
workforce composed of highly qualified experts
with transversal skills ranging from product
design, engineering, materials science, to digital
computing and to the design and manufacture of
advanced technological systems (Fig. 14).
In the era of the 4.0 industry and the exponen-
tial growth of technological innovation that is
investing all the development sectors, we are
faced with a lack of qualified operators able to
manage complex design processes, in line with
the increasing expectations of quality and regula-
tion (Fig. 15). In this regard, the teaching
methodology based on the concept of learning by
doing and collaboration with industries will
expose students to new forms of advanced design
and engineering methodologies, such as robotics,
printing and 3D scanning, which are currently
reinventing the way we analyse, model, construct
and retrofit the built environment.
The collaboration between the university and
the industry allows to transform industries from
passive recipient of creative process that takes
place in the academic environment, with the sole
task of automating the production of the compo-
nents, to an active agent, an integral part of the
design process through the sharing of know-how
related to the materials and production processes
used. To make the relationship between the two
entities profitable, it is necessary to create a bidi-
rectional workflow: the experiments carried out
and the prototypes realized in the academic field
must present possible solutions to concrete prob-
lems in the construction sector, or in any case nec-
essary to face the technological and constructive
challenges of the future.
NOTES
1) The main international universities offer a wide range
of post-graduate masters and post-graduate courses that
deal with aspects of digital computing and manufactur-
ing as specialized subjects.
2) Digital computing involves problem solving processes
through the use of algorithms.
3) Indexlab, a research laboratory of the Polytechnic of
Milan, local branch of Lecco, presents two industrial
robots as well as other digital manufacturing tools.
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* ANGELO FIGLIOLA, PhD, is Contract Professor at
University of Camerino, Unicam SAD, School of
Architecture and Design; during the PhD at La
Sapienza he was Visiting Researcher at l’IAAC,
Institute for Advanced Architecture of Catalunya
in Barcelona. Tel. +39 389/42.19.542. E-mail:
angelo.figliola@uniroma1.it
Fig. 15 - Complex technological systems and new operators in the sector (Design for Manufacturing, UCL Bartlet).
Figliola A., AGATHÓN 03 (2018) 29-36
... Per far ciò è necessario strutturare percorsi formativi innovativi che consentono di accrescere la sensibilità e le conoscenze specialistiche degli allievi, rispetto alle tematiche sopra esposte, con competenze teoricopratiche trasversali. Una metodologia didattica basata sul concetto di learning by doing e la collaborazione con le industrie del settore, potrebbe rappresentare l'aspetto innovativo nel proces-so formativo e allo stesso modo presentare possibili soluzioni a problematiche concrete del settore delle costruzioni necessarie ad affrontare sfide tecnologiche e costruttive del futuro (Figliola, 2018). ...
... To do this it is necessary to structure innovative training courses that allow students to increase their sensitivity and specialist knowledge, with respect to the above-mentioned issues, with transversal theoretical and practical skills. An educational methodology based on the concept of learning by doing and collaboration with the construction industries could represent the innovative aspect in the training process and at the same time present possible solutions to concrete problems in the AEC necessary to face the technological and constructive challenges of the future (Figliola, 2018). ...
Article
Full-text available
The contribution proposes a reflection on the role of typological and technological innovation in the design and implementation of vertical architectures through the analysis of technological scenarios of 2050. In the Anthropocene era, where the effects of human action shape the terrestrial environment, it is necessary to ask ourselves how we can implement the design and constructive processes to give life to architectural performative models that can positively influence the technosphere. Hence the need to study innovative methods through which to define new design paradigms. About that, the focus of the research is placed on the relationship that exists between computation, digital fabrication and the implementation of existing vertical models of development.
... In relation to the computational process, the first problem concerns the designers and their background on the topic. To manage such a complex process, the designer need to possess integrated and advanced skills (Figliola 2018) that allow managing the entire design process from design to construction. In fact, the data-driven strategy envisages the integration of the formal generation and digital manufacturing process within the same workflow and this implies a greater management complexity compared to the common design processes. ...
Chapter
One of the main aspects investigated in the European research context on Performative Architecture is related to the use of digital innovations in wood structures construction of units and technological systems as well as architectural organisms at 1:1 scale. To analyze the different approaches the contribution proposes a series of case study and the results of two applied research, the 1 to 1 scale pavilions Fusta Ròbotica and Digital Urban Orchard. The case studies are selected verifying the correspondence to the following parameters: the presence of a performance-based process through which explore informed architectures; the use of low-engineered and natural wood and the engineered one; the materialization of the digital model through innovative manufacturing processes, specifically robotic fabrication. The contribution allows gathering pros and cons in the three different investigative macro areas: performance-based design, material culture, and fabrication process. This analytical investigation helps to create a clear research scenario around the topic of digital wood design as well as the definition of an innovative pathway for future researches, looking forward the assimilation of these innovative concepts in the building construction sector.
Chapter
A design teaching approach of integrating the notions of design thinking and computing in the first year of architectural design education is introduced and discussed. The approach aims to enhance and bring up-to-date the educational practice of “learning by doing” in the first year foundations curriculum. In the studied example, the analytical phases of thinking in a simple design task are systematically and visually recorded. This documentation is incorporated to the design process as a means for the students to consciously reflect on their design thinking.
Article
The present paper describes an exercise for architecture students that has two objectives: (1) to present the different types of symmetry and introduce the importance of symmetric design in graphic and architectural composition; and (2) to describe an example of how common CAD tools can be customized and turned into specific symmetric design tools. The final aim is to show how computer drafting can be more efficient than hand drafting in certain cases, especially when the computer.s real-time shape computation abilities can be used to the designer.s help.
Models, Prototypes and Archetypes
  • M Burry
Burry, M. (2012), "Models, Prototypes and Archetypes", in Sheil, B. (ed.), Manufacturing the bespoke, AD Reader, Wiley, pp. 42-58.
Idea progetto dettaglio
  • A Campioli
Campioli, A. (2005), "Idea progetto dettaglio", in Losasso, M. (ed.), Percorsi dell'innovazione, Clean Edizioni, Napoli, pp. 78-92.
Mario Carpo in conversation with Matthias Kohler
  • M Carpo
Carpo, M. (2014), "Mario Carpo in conversation with Matthias Kohler", in Gramazio, F., Kohler, M., Langenberg, S. (eds), Fabricate: Negotiating Design & Making, Gta-Verl, Zurich, pp. 12-21.
L'innovazione dei processi costruttivi
  • C De Saint Mihel
De Saint Mihel, C. (2005), "L'innovazione dei processi costruttivi", in Losasso, M. (ed.), Percorsi dell'innovazione, Clean Edizioni, Napoli, pp. 97-105.
Formal Design Knowledge and Programmed Construct, course thought at MIT
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Nagakura, T. (1998), Formal Design Knowledge and Programmed Construct, course thought at MIT. [Online] Available at: http://cat2.mit.edu/arc/4.207/ [Accessed 7 July 2016].
Costruire le forme complesse
  • I Paoletti
Paoletti, I. (2006), Costruire le forme complesse.
Open Design and critical making. Open design now: why design cannot remain exclusive
  • Innovazione
  • Clup Libreria
  • Milano
  • M Ratto
Innovazione, industrializzazione e trasferimento per il progetto di architettura, Libreria CLUP, Milano. Ratto, M. (2011), Open Design and critical making. Open design now: why design cannot remain exclusive, BIS Publisher, Amsterdam.
Manufacturing the Bespoke, AD Reader
  • B Sheil
Sheil, B. (2012), Manufacturing the Bespoke, AD Reader, John Wiley and Sons, United Kingdom.