Michael Hansmeyer: Building unimaginable shapes

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Vertaald door: Janneke Meijntjes-Lok Nagekeken door: Christel Foncke

As an architect, I often ask myself,

Als architect vraag ik me vaak af

what is the origin of the forms that we design?

wat de oorsprong is van de vormen die we ontwerpen.

What kind of forms could we design

Hoe zouden die vormen er uitzien

if we wouldn't work with references anymore?

als we niet meer met referenties zouden werken.

If we had no bias, if we had no preconceptions,

Als we geen vooroordelen hadden...

what kind of forms could we design

en ons konden losmaken van onze ervaring,

if we could free ourselves from

welke vormen zouden we dan kunnen ontwerpen?

our experience?

welke vormen zouden we dan kunnen ontwerpen?

If we could free ourselves from our education?

Konden we ons maar losmaken van wat we geleerd hebben.

What would these unseen forms look like?

Hoe zouden die onbekende vormen er dan uitzien?

Would they surprise us? Would they intrigue us?

Zouden ze ons verrassen en intrigeren?

Would they delight us?

Zouden ze ons vreugde geven?

If so, then how can we go about creating something that is truly new?

Zo ja, hoe pakken we het dan aan als we iets heel nieuws willen creëren?

I propose we look to nature.

Mijn voorstel is... kijk naar de natuur.

Nature has been called the greatest architect of forms.

De natuur ontwerpt de geweldigste vormen.

And I'm not saying that we should copy nature,

Nu hoeven we de natuur niet te kopiëren

I'm not saying we should mimic biology,

of de biologie na te bootsen,

instead I propose that we can borrow nature's processes.

maar we kunnen wel de natuurlijke processen lenen.

We can abstract them and to create something that is new.

We kunnen op basis van de theorie iets nieuws creëren.

Nature's main process of creation, morphogenesis,

Het belangrijkste scheppingsproces is morfogenese,

is the splitting of one cell into two cells.

de splitsing van 1 cel in 2 cellen.

And these cells can either be identical,

De cellen kunnen identiek zijn,

or they can be distinct from each other

of van elkaar verschillen door asymmetrische celdeling.

through asymmetric cell division.

of van elkaar verschillen door asymmetrische celdeling.

If we abstract this process, and simplify it as much as possible,

Je kunt het proces zoveel mogelijk vereenvoudigen.

then we could start with a single sheet of paper,

Je begint met een vel papier.

one surface, and we could make a fold

Door een vouw in dat ene vlak te maken,

and divide the surface into two surfaces.

maak je er 2 vlakken van.

We're free to choose where we make the fold.

Je kunt de vouw maken waar je wilt.

And by doing so, we can differentiate the surfaces.

Zo kun je verschillende soorten vlakken maken.

Through this very simple process,

Met deze eenvoudige methode...

we can create an astounding variety of forms.

kun je een ongelooflijke variatie aan vormen creëren.

Now, we can take this form and use the same process

Op dezelfde manier kun je driedimensionale structuren ontwikkelen.

to generate three-dimensional structures,

Op dezelfde manier kun je driedimensionale structuren ontwikkelen.

but rather than folding things by hand,

Maar we willen af van het handwerk en dus...

we'll bring the structure into the computer,

voeren we de structuur in in de computer

and code it as an algorithm.

en coderen het als een algoritme.

And in doing so, we can suddenly fold anything.

Daardoor is ineens alles vouwbaar.

We can fold a million times faster,

Het vouwen gaat miljoenen keren sneller.

we can fold in hundreds and hundreds of variations.

Je kunt vele honderden variaties maken.

And as we're seeking to make something three-dimensional,

Voor een driedimensionale vorm...

we start not with a single surface, but with a volume.

begin je niet met een vlak, maar met een eenvoudige kubus.

A simple volume, the cube.

begin je niet met een vlak, maar met een eenvoudige kubus.

If we take its surfaces and fold them

Je vouwt de vlakken steeds weer opnieuw.

again and again and again and again,

Je vouwt de vlakken steeds weer opnieuw.

then after 16 iterations, 16 steps,

Na 16 stappen kom je uit op 400.000 vlakken.

we end up with 400,000 surfaces and a shape that looks,

Na 16 stappen kom je uit op 400.000 vlakken.

for instance, like this.

Het ziet er dan bijvoorbeeld zo uit.

And if we change where we make the folds,

Als we de verhouding tussen de vouwen veranderen,

if we change the folding ratio,

Als we de verhouding tussen de vouwen veranderen,

then this cube turns into this one.

verandert deze kubus in die kubus.

We can change the folding ratio again to produce this shape,

Als je een andere verhouding tussen de vouwen maakt,

or this shape.

krijg je deze vorm, of deze.

So we exert control over the form

Je krijgt controle op de vorm door de plaats van de vouw te bepalen.

by specifying the position of where we're making the fold,

Je krijgt controle op de vorm door de plaats van de vouw te bepalen.

but essentially you're looking at a folded cube.

Maar het principe is een gevouwen kubus. Je kunt ermee spelen.

And we can play with this.

Maar het principe is een gevouwen kubus. Je kunt ermee spelen.

We can apply different folding ratios to different parts

Je kunt op elke plek binnen de vorm een andere vouwverhouding toepassen.

of the form to create local conditions.

Je kunt op elke plek binnen de vorm een andere vouwverhouding toepassen.

We can begin to sculpt the form.

Je kunt beeldhouwen met de vorm.

And because we're doing the folding on the computer,

Het vouwwerk wordt door de computer gedaan,

we are completely free of any physical constraints.

dus heb je geen last van fysieke beperkingen.

So that means that surfaces can intersect themselves,

Vlakken kunnen zichzelf opdelen tot ze oneindig klein zijn.

they can become impossibly small.

Vlakken kunnen zichzelf opdelen tot ze oneindig klein zijn.

We can make folds that we otherwise could not make.

Je kunt de meest onmogelijke vouwen maken.

Surfaces can become porous.

Je kunt poreuze vlakken maken.

They can stretch. They can tear.

Je kunt ze uitrekken en scheuren.

And all of this expounds the scope of forms that we can produce.

Dit alles verklaart de veelheid aan vormen die je kunt produceren.

But in each case, I didn't design the form.

Maar het ontwerp ging nooit over de vorm.

I designed the process that generated the form.

Ik ontwierp het proces waaruit de vorm voortkwam.

In general, if we make a small change to the folding ratio,

Door een kleine verandering in de vouwwijze verandert de vorm meestal mee.

which is what you're seeing here,

Door een kleine verandering in de vouwwijze verandert de vorm meestal mee.

then the form changes correspondingly.

Hier kun je dat zien.

But that's only half of the story --

Maar dat is maar de helft van het verhaal.

99.9 percent of the folding ratios produce not this,

99.9 % van de vouwverhoudingen gaan er niet zo uitzien...

but this, the geometric equivalent of noise.

maar zo... het geometrische equivalent van lawaai.

The forms that I showed before were made actually

Wat je hier zag, was het resultaat van veel vallen en opstaan.

through very long trial and error.

Wat je hier zag, was het resultaat van veel vallen en opstaan.

A far more effective way to create forms, I have found,

Het bleek veel effectiever om gebruik te maken...

is to use information that is already contained in forms.

van bestaande informatie binnen de vormen.

A very simple form such as this one actually contains

Een zeer eenvoudige vorm, zoals deze,

a lot of information that may not be visible to the human eye.

bevat veel ogenschijnlijk onzichtbare informatie. .

So, for instance, we can plot the length of the edges.

Je kunt bij voorbeeld de lengte van de snedes bepalen.

White surfaces have long edges, black ones have short ones.

Witte vlakken hebben lange snedes, zwarte hebben korte.

We can plot the planarity of the surfaces, their curvature,

Je kunt de egaliteit van het oppervlak, de kromming en de straal bepalen.

how radial they are -- all information that may not be

Allemaal informatie die misschien niet direct zichtbaar is,

instantly visible to you,

Allemaal informatie die misschien niet direct zichtbaar is,

but that we can bring out, that we can articulate,

maar die je naar voren kunt halen en inzetten bij het vouwproces.

and that we can use to control the folding.

maar die je naar voren kunt halen en inzetten bij het vouwproces.

So now I'm not specifying a single

Het is nu niet meer het specificeren van een enkele vouwverhouding.

ratio anymore to fold it,

Het is nu niet meer het specificeren van een enkele vouwverhouding.

but instead I'm establishing a rule,

Het is het leggen van een link tussen een eigenschap van een vlak...

I'm establishing a link between a property of a surface

Het is het leggen van een link tussen een eigenschap van een vlak...

and how that surface is folded.

en de manier waarop het vlak gevouwen is.

And because I've designed the process and not the form,

Ik heb het proces ontworpen en niet de vorm.

I can run the process again and again and again

Daarom kan ik het proces alsmaar herhalen en zo een familie van vormen produceren.

to produce a whole family of forms.

Daarom kan ik het proces alsmaar herhalen en zo een familie van vormen produceren.

These forms look elaborate, but the process is a very minimal one.

Deze vormen lijken ingewikkeld, maar het is een minimaal proces.

There is a simple input,

De input is eenvoudig. Ik begin altijd met een kubus.

it's always a cube that I start with,

De input is eenvoudig. Ik begin altijd met een kubus.

and it's a very simple operation -- it's making a fold,

Het is een heel eenvoudige operatie. Je maakt een vouw...

and doing this over and over again.

en herhaalt dat telkens weer.

So let's bring this process to architecture.

Maar hoe en op welke schaal pas je dit proces toe in de architectuur?

How? And at what scale?

Maar hoe en op welke schaal pas je dit proces toe in de architectuur?

I chose to design a column.

Ik wilde een kolom ontwerpen.

Columns are architectural archetypes.

Kolommen zijn architectonische oerbeelden.

They've been used throughout history to express ideals

Door de geschiedenis heen werden ze gebruikt...

about beauty, about technology.

om idealen over schoonheid en technologie in uit te drukken.

A challenge to me was how we could express

De uitdaging was om het algoritmische proces toe te passen in een kolom.

this new algorithmic order in a column.

De uitdaging was om het algoritmische proces toe te passen in een kolom.

I started using four cylinders.

Ik begon met 4 cilinders.

Through a lot of experimentation, these cylinders

Na veel experimenteren, veranderden de cilinders uiteindelijk hierin.

eventually evolved into this.

Na veel experimenteren, veranderden de cilinders uiteindelijk hierin.

And these columns, they have information at very many scales.

Deze kolommen bevatten informatie op velerlei schaal.

We can begin to zoom into them.

We kunnen erop inzoomen.

The closer one gets, the more new features one discovers.

Hoe dichter je nadert, hoe meer kenmerken je ontdekt.

Some formations are almost at the threshold of human visibility.

Sommige formaties zijn bijna op de rand van zichtbaarheid.

And unlike traditional architecture,

Het is niet zoals bij de traditionele architectuur, want...

it's a single process that creates both the overall form

Het is niet zoals bij de traditionele architectuur, want...

and the microscopic surface detail.

zowel het totaal als het minieme detail komen in één proces tot stand.

These forms are undrawable.

Deze vormen zijn niet te tekenen.

An architect who's drawing them with a pen and a paper

Een architect zou er met pen en papier maanden over doen.

would probably take months,

Een architect zou er met pen en papier maanden over doen.

or it would take even a year to draw all the sections,

Met alle doorsnedes erbij zou het zelfs een jaar kosten.

all of the elevations, you can only create something like this

Alleen door middel van een algoritme kun je zoiets maken.

through an algorithm.

Alleen door middel van een algoritme kun je zoiets maken.

The more interesting question, perhaps, is,

Een interessantere vraag is misschien, of deze vormen voorstelbaar zijn.

are these forms imaginable?

Een interessantere vraag is misschien, of deze vormen voorstelbaar zijn.

Usually, an architect can somehow envision the end state

Een architect kan zijn uiteindelijke ontwerp meestal voor ogen zien.

of what he is designing.

Een architect kan zijn uiteindelijke ontwerp meestal voor ogen zien.

In this case, the process is deterministic.

In dit geval is het proces deterministisch.

There's no randomness involved at all,

Er is geen sprake van toeval, maar het is ook niet helemaal voorspelbaar.

but it's not entirely predictable.

Er is geen sprake van toeval, maar het is ook niet helemaal voorspelbaar.

There's too many surfaces,

Er zijn teveel vlakken en details. Je kunt het eindstadium niet zien.

there's too much detail, one can't see the end state.

Er zijn teveel vlakken en details. Je kunt het eindstadium niet zien.

So this leads to a new role for the architect.

Dit betekent een nieuwe rol voor de architect.

One needs a new method to explore all of the possibilities

Er is een nieuwe methode nodig, om alle mogelijkheden te verkennen.

that are out there.

Er is een nieuwe methode nodig, om alle mogelijkheden te verkennen.

For one thing, one can design many variants of a form,

Je kunt bijvoorbeeld meerdere vormvariaties parallel uitwerken en cultiveren.

in parallel, and one can cultivate them.

Je kunt bijvoorbeeld meerdere vormvariaties parallel uitwerken en cultiveren.

And to go back to the analogy with nature,

En dan nu terug naar de analogie met de natuur.

one can begin to think in terms of populations,

Om tot een ontwerp te komen, kun je denken in termen van populaties.

one can talk about permutations, about generations,

Om tot een ontwerp te komen, kun je denken in termen van populaties.

about crossing and breeding to come up with a design.

Je kunt spreken van permutaties, generaties, kruising en voortplanting.

And the architect is really, he moves into the position

De architect wordt de orchestrator van al deze processen.

of being an orchestrator of all of these processes.

De architect wordt de orchestrator van al deze processen.

But enough of the theory.

Maar genoeg nu over de theorie.

At one point I simply wanted to jump inside

Op een bepaald moment wilde ik als het ware...

this image, so to say, I bought these red and blue

het beeld inspringen. Ik kocht rode en blauwe 3D brillen

3D glasses, got up very close to the screen,

en kroop heel dicht op het scherm.

but still that wasn't the same as being able to

Toch was dat anders dan kunnen rondlopen en dingen aanraken.

walk around and touch things.

Toch was dat anders dan kunnen rondlopen en dingen aanraken.

So there was only one possibility --

De enige mogelijkheid was, om de kolom uit de computer te halen.

to bring the column out of the computer.

De enige mogelijkheid was, om de kolom uit de computer te halen.

There's been a lot of talk now about 3D printing.

3D drukwerk is tegenwoordig een 'hot item'.

For me, or for my purpose at this moment,

Voor de toepassing die ik nu nodig heb, is het nog teveel een compromis...

there's still too much of an unfavorable tradeoff

Voor de toepassing die ik nu nodig heb, is het nog teveel een compromis...

between scale, on the one hand, and resolution and speed, on the other.

tussen schaal aan de ene kant en resolutie en snelheid aan de andere.

So instead, we decided to take the column,

In plaats daarvan bouwden we een gelaagd model van de kolom,

and we decided to build it as a layered model,

In plaats daarvan bouwden we een gelaagd model van de kolom,

made out of very many slices, thinly stacked over each other.

bestaand uit heel veel dunne plakjes, die op elkaar zijn gestapeld.

What you're looking at here is an X-ray

Dit is een röntgenopname van dezelfde kolom, van bovenaf gezien.

of the column that you just saw, viewed from the top.

Dit is een röntgenopname van dezelfde kolom, van bovenaf gezien.

Unbeknownst to me at the time,

Tot dan toe onbekend, want we hadden alleen de buitenkant gezien.

because we had only seen the outside,

Tot dan toe onbekend, want we hadden alleen de buitenkant gezien.

the surfaces were continuing to fold themselves,

Aan de binnenkant was een groei van vlakken die zichzelf bleven vouwen.

to grow on the inside of the column,

Aan de binnenkant was een groei van vlakken die zichzelf bleven vouwen.

which was quite a surprising discovery.

Dat was een verrassende ontdekking.

From this shape, we calculated a cutting line,

Vanuit deze vorm berekenden we een snijlijn.

and then we gave this cutting line to a laser cutter

Een laserapparaat sneed aan de hand van deze lijn - je ziet er hier een segment van -

to produce -- and you're seeing a segment of it here --

Een laserapparaat sneed aan de hand van deze lijn - je ziet er hier een segment van -

very many thin slices, individually cut, on top of each other.

een grote stapel dunne plakjes één voor één uit.

And this is a photo now, it's not a rendering,

Dit is echt een foto, geen bewerking.

and the column that we ended up with

Na veel werk hadden we een kolom, die opmerkelijk overeenkwam...

after a lot of work, ended up looking remarkably like the one

Na veel werk hadden we een kolom, die opmerkelijk overeenkwam...

that we had designed in the computer.

met de kolom van het computerontwerp.

Almost all of the details, almost all of the

Bijna alle ingewikkelde oppervlaktedetails waren bewaard gebleven.

surface intricacies were preserved.

Bijna alle ingewikkelde oppervlaktedetails waren bewaard gebleven.

But it was very labor intensive.

Maar het was erg arbeidsintensief.

There's a huge disconnect at the moment still

Er gaapt nog steeds een reusachtig gat tussen het virtuele en het fysieke.

between the virtual and the physical.

Er gaapt nog steeds een reusachtig gat tussen het virtuele en het fysieke.

It took me several months to design the column,

Het ontwerp kostte me maanden, terwijl de computer in 30 seconden...

but ultimately it takes the computer about 30 seconds

Het ontwerp kostte me maanden, terwijl de computer in 30 seconden...

to calculate all of the 16 million faces.

alle 16 miljoen aanzichten berekent.

The physical model, on the other hand,

Het fysieke model echter, bestaat uit 2700 lagen van 1 mm dik.

is 2,700 layers, one millimeter thick,

Het fysieke model echter, bestaat uit 2700 lagen van 1 mm dik.

it weighs 700 kilos, it's made of sheet that can cover

Het weegt 700 kilo en bestaat uit plaatmateriaal, dat dit hele auditorium kan bedekken.

this entire auditorium.

Het weegt 700 kilo en bestaat uit plaatmateriaal, dat dit hele auditorium kan bedekken.

And the cutting path that the laser followed

Het snijpatroon van de laser heeft een lengte van hier naar het vliegveld en terug.

goes from here to the airport and back again.

Het snijpatroon van de laser heeft een lengte van hier naar het vliegveld en terug.

But it is increasingly possible.

Toch is er steeds meer mogelijk.

Machines are getting faster, it's getting less expensive,

Machines worden sneller en goedkoper.

and there's some promising technological developments

Ook komen er veelbelovende technologische ontwikkelingen aan.

just on the horizon.

Ook komen er veelbelovende technologische ontwikkelingen aan.

These are images from the Gwangju Biennale.

Dit zijn beelden van de Gwangju Biennale.

And in this case, I used ABS plastic to produce the columns,

Dit keer gebruikte ik ABS-plastic voor de kolommen en een grotere, snelle machine.

we used the bigger, faster machine,

Dit keer gebruikte ik ABS-plastic voor de kolommen en een grotere, snelle machine.

and they have a steel core inside, so they're structural,

Die heeft een gestructureerde, stalen kern en kan gewicht dragen.

they can bear loads for once.

Die heeft een gestructureerde, stalen kern en kan gewicht dragen.

Each column is effectively a hybrid of two columns.

Iedere kolom is een hybride van 2 kolommen.

You can see a different column in the mirror,

Als je er een spiegel achter zou zetten, zou je een andere kolom zien.

if there's a mirror behind the column

Als je er een spiegel achter zou zetten, zou je een andere kolom zien.

that creates a sort of an optical illusion.

Dat creëert een soort optische illusie.

So where does this leave us?

Waarheen brengt ons dat?

I think this project gives us a glimpse of the unseen objects that await us

Dit project geeft een vooruitblik op de onbekende objecten die ons wachten,

if we as architects begin to think about designing not the object,

wanneer wij architecten geen objecten meer gaan ontwerpen,

but a process to generate objects.

maar processen om tot objecten te komen.

I've shown one simple process that was inspired by nature;

Je zag één simpel proces, geïnspireerd door de natuur.

there's countless other ones.

Er zijn er nog talloze meer.

In short, we have no constraints.

Kortom, we hebben geen beperkingen.

Instead, we have processes in our hands right now

In plaats daarvan hebben we nu processen in handen,

that allow us to create structures at all scales

om structuren te creëren, die we in onze stoutste dromen niet hadden kunnen bedenken.

that we couldn't even have dreamt up.

om structuren te creëren, die we in onze stoutste dromen niet hadden kunnen bedenken.

And, if I may add, at one point we will build them.

En ik zou eraan willen toevoegen: er zal een dag komen waarop we ze gaan bouwen.

Thank you. (Applause)

Dankjewel. (Applaus)