Cocoon EVO pavilion

4.10.2013 · by Co-de-iT · in digital fabrication, research, works

. design team: Co-de-iT (Andrea Graziano) + Mediterranean FabLab + Picernocerasolab (Amleto Picerno Ceraso) . structural consultancy: Luca Patruno and Domenico Melchionda (Università di Bologna)

. sponsored and fabricated by: TEKLA

[.] pavilion data
– material: Etalbond PE White / Black
– Sheet size: 4 x 1500 x 4000 mm
– Etalbond used sheets: 18
– Number of panels: 360
– Surface area: 50.31 m²
– Pavilion size: 637 x 666 x 351 cm
– Estimated weight: 247.42 kg
– CNC milling lenght: 1294.75 meters

Cocoon EVO è il secondo padiglione della serie denominata ‘Cocoon’, il risultato di una collaborazione in corso tra Co-de-iT e il Mediterranean FabLab inerente l’esplorazione, in termini di design computazionale e di fabbricazione digitale, del metodo di tassellazione PHEX (Planar HEXagonal) per la descrizione e costruzione di superfici a doppia curvatura a partire da materiali in lastre piane, una ricerca che coinvolge diversi aspetti: estetica, design computazionale e fabbricazione digitale.
Cocoon EVO is the second pavilion in the ‘Cocoon’ series, the result of an ongoing collaboration between Co-de-iT and the Mediterranean FabLab inherent the exploration, in terms of computational design and digital fabrication, of the PHEX (Planar HEXagonal) tessellationmethod for the description and construction of double-curved surfaces. Such research involves several aspects: aesthetics, computational design and digital fabrication.

Cocoon EVO è l’evoluzione di ‘Cocoon’, un padiglione temporaneo costruito nel maggio 2013, e che cerca di portare avanti alcune idee e feedback che abbiamo ottenuto durante la progettazione, la produzione e l’assemblaggio del primo prototipo.
Cocoon EVO is the evolution of ‘Cocoon’, a temporary pavilion built in May 2013, and tries to push forward some ideas and feedbacks we got during the design, production and assembly of the first prototype.

Qui alcuni dei punti principali che hanno guidato il processo di design:
Here some of the main points that have guided the design process:

– Aperture d’ingresso
Nel primo prototipo l’apertura d’ingresso è stata ottenuta rimuovendo alcuni dei pannelli esagonali. Nel design del nuovo Cocoon il tentativo è stato quello di ricavare le aperture d’ingresso direttamente con la forma della superficie iniziale senza rimuovere alcun pannello.
– Entrance openings
In the first prototype the entrance opening was obtained removing some of the hexagonal panels. In the design of the new Cocoon the attempt is to let the shape of the initial surface define the openings without any removal operation.

– L’uso di un materiale diverso
L’idea era quella di passare dal cartone ondulato usato nella precedente esperienza ad un materiale più rigido verificandone le possibili implicazioni. Attraverso la possibilità di collaborare con società TEKLA abbiamo potuto utilizzare l’Etalbond, un pannello sandwich composito costituito da un nucleo in polietilene atossico interposto a sottili lamine di alluminio.
– The use of a different material
The idea was to move from undulated cardboard, used in the previous experience, and to test a stiffer material verifying the possible implications. Through the opportunity to collaborate with companies TEKLA we could use the material Etalbond, a sandwich-type composite panel consisting of a non-toxic polyethylene core bonded between fine aluminium facing and backside sheets.

– Pattern sulla superficie
Volevamo utilizzare un altra ricerca in corso di Co-de-iT chiamata ‘pattern seeker’, al fine di arricchire l’effetto di tassellazione della superficie.‘Pattern Seeker’ è una investigazione in corso su come le informazioni possono essere allo stesso tempo immagazzinate e rese visibili attraverso la struttura dei dati impliciti in un modello 3d, divenendo espliciti attraverso la formazione di pattern. L’azienda TEKLA ci ha fornito come materiale dei fogli di Etalbond bicolore (nero / bianco) così abbiamo potuto giocare con un effetto di doppio colore della pelle.
– Surface pattern
We wanted to use another ongoing Co-de-iT research called ‘pattern seeker’, in order to enrich the tessellation effect of the surface.‘Pattern Seeker’ is an ongoing investigation into how information can at once be stored and expressed through the data structure of a 3D model, becoming explicit through patterns. The TEKLA company has provided us, as a material, sheets of Etalbond two-tone (black/white) so we could play with an effect of double skin color.

– Testare una struttura maggiormente complessa
Il primo prototipo era completamente appoggiato a terra. Il nuovo intento era di esplorare possibili parti a sbalzo per valutare il sistema in termini di comportamento strutturale e opportunità progettuali.
– Test a more complex structure
The first prototype was touching the ground on the entire perimeter. The intent was to add cantilever parts in order to test the thin shell system’s structural behavior and design opportunities.

Il processo di design computazionale
The computational design process.

1) Partendo dalla precedente esperienza del ‘Cocoon’, il primo passo è stato quello di testare differenti configurazioni della forma e la relativa fattibilità in termini di planarizzazione dei pannelli. Molti aspetti influenzano il calcolo del processo di planarizzazione, che non sempre converge ad una soluzione: curvatura della superficie, punti di ancoraggio, tolleranze, numero e dimensioni delle celle esagonali, etc.
1) Starting from the previous experience of the ‘Cocoon’, the first step was to test different shape configurations and the related feasibility in terms of panels planarization. The planarization process itself isn’t always convergent and it’s influenced by many aspects: surface curvature, anchor points, tolerances, number and size of the hexagonal cells, etc..

La planarizzazione degli esagoni si basa su un processo in due fasi: – una prima tassellazione ‘honeycomb’ [fatta usando il plugin di grasshopper Lunchbox] – la successiva planarizzazione degli ‘honeycomb edges’ fatta usando il plugin Kangaroo e una definizione ‘ad hoc’ basata su una precedente definizione di Daniel Piker [ planarize_polygons.gh ]
Hexagons planarization is based on a two steps process:- a first honeycomb tessellation [using lunchbox grasshopper plugin ]- a subsequent planarization of the honeycomb edges made using the kangaroo plug-in and a grasshopper custom modified definition based on a prior Daniel Piker definition [ planarize_polygons.gh ]

2) ottenute una serie di superfici “interessanti” abbiamo valutato i relativi risultati del processo di planarizzazione con diversi numeri di suddivisioni della superficie nei domini U e V e abbiamo valutato i pro e i contro in termini di fabbricazione e del possibile comportamento strutturale.
2) obtained a series of “interesting” surfaces we evaluated the results of the process of planarization with different numbers of subdivisions of the surface in the domains U and V, and we evaluated the pros and cons in terms of production and the possible structural behavior.

3) basando la nostra decisione su una serie di fattori abbiamo scelto la configurazione finale della superficie. Poi abbiamo iniziato a fare alcune valutazioni in base a nuovi criteri: quanto l’unità di tolleranza influenzasse sul tempo di rilassamento, il numero di iterazioni del processo, il numero di suddivisioni della superficie, il peso e la dimensione massima dei pannelli.
3) basing our decision on a series of factors we have chosen the final configuration of the surface. Then we started to make some evaluations based on new criteria: as the unit of tolerance would influence the relaxation time, the number of iterations of the process, the number of subdivisions of the surface, the weight and the maximum size of the panels.

4) il risultato di questa serie di valutazioni è stata la scelta del modello caratterizzato da una suddivisione ‘Honeycomb’ di 80×8 U_V e una planarizzazione in Kangaroo utilizzando come unità di tolleranza 0,01 cm.
4) the result of this series of assessments was the choice of the model is characterized by an 80×8 Honeycomb U_V subdivisions and a Kangaroo planarization based on a unit tolerance of 0.01 cm.

5) una pre-valutazione del comportamento strutturale della struttura dovuto al peso proprio è stato fatto con Kangaroo. Esso ci ha permesso di regolare alcuni parametri della superficie al fine di ottenere un miglior posizionamento dei punti di ancoraggio a terra. Dopodichè una analisi strutturale è stato fatto in collaborazione con Luca Patruno e Domenico Melchionda delle Università di Bologna.
5) a pre-evaluation of the structural behavior of the structure due to its own weight was done with Kangaroo. It allowed us to adjust some parameters of the surface in order to obtain the best positioning of anchor points on the ground. Then a structural analysis was done in collaboration with Luca Patruno and Domenico Melchionda of the University of Bologna.

6) Una volta ottenuta la soluzione definitiva abbiamo studiato il pattern della struttura attraverso la definizione di Grasshopper ‘pattern seeker’.
6) Once obtained the final solution we studied the pattern of the structure using the ‘pattern seeker’ grasshopper definition.

7) poi abbiamo proceduto con la preparazione dei file per la produzione tramite fresatrice CNC.
7) then we proceeded with the preparation of files for manufacturing with CNC milling machine.