WITHWORKS: Trend of custom repetitive manufacturing (맟춤형 반복 제조 트렌드)

Facade engineers discuss the trend of custom repetitive manufacturing

By MATTHEW MARANI • May 6, 2020

The One Thousand Museum and Tower uses custom repetitive manufacturing for its highly complex GFRC facade, which was produced by Arabian Profiles. (Hufton+Crow)

1000 Museum designed by Zaha Hadid (Structural Peer Reviewed by Simon Shim)

Computer-aided manufacturing has revolutionized the field of facade production over the last decade. Dana K. Gulling, author of Manufacturing Architecture, describes the overall trend as one of “custom repetitive manufacturing,” which reestablishes a level of customizability in industrial processes and facilitates fruitful collaboration between architects, facade engineers, and manufacturers from the design-assist phase to completion. To learn a bit more about the shift, AN surveyed leading facade engineers about how it affects their work.

컴퓨터 지원 제조는 지난 10년 동안 파사드 생산 분야에 혁명을 일으켰왔습니다. 제조 아키텍처의 저자 인 Dana K. Gulling은 전반적인 추세를 산업 공정에서 사용자 정의 수준을 재확립하고 설계 지원 단계에서 완료까지 건축가, 파사드 엔지니어 및 제조업체 간의 유익한 협력을 촉진하는 "사용자 정의 반복 제조"중 하나로 설명합니다. 변화에 대해 좀 더 자세히 알아보기 위해 AN은 선도적인 파사드 엔지니어를 대상으로 업무에 미치는 영향에 대해 조사했습니다.

Erleen Hatfield

Managing Partner, Hatfield Group

Custom repetitive manufacturing (CRM) has the potential to change how we design and construct buildings by making advanced digital design processes—like computational and parametric design—a viable option for a broader range of clients. This results from custom-designed elements being fabricated cost-effectively and with minimal production waste. In our work as a design-driven engineering firm, we embrace CRM as a powerful tool for realizing even the most technically demanding architectural designs.

Before CRM, fabricating the type of custom elements associated with these processes was too expensive for most clients—it only made sense for high-budget projects, so the tremendous potential of digital design methods could not be realized on a broad scale.

맞춤형 반복 제조(CRM)는 컴퓨팅 및 파라메트릭 설계와 같은 고급 디지털 설계 프로세스를 통해 더 넓은 범위의 클라이언트에게, 실행 가능한 옵션을 만들어 제공하며, 설계하는 방식과 건물 시공 방법을 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 맞춤형 설계 요소가 비용 효율적으로 제작되고 생산 폐기물을 최소화한 결과입니다. 설계 중심의 엔지니어링 회사의작업에서, 우리는 CRM을 강력한 도구로 받아들여, 가장 기술적으로 까다로운 건축 설계도 실현할 수 있습니다. CRM 이전에는 맞춤형 요소 제작 비용이 높아, 예산이 많은 프로젝트에만 적합하였고, 디지털 디자인 방법의 엄청난 잠재력을 광범위하게 실현할 수 없었습니다.

Michael Min Ra

Cofounding Partner, Front Inc

Key factors driving the realization of custom systems and components are a combination of conceptual demand and corresponding supply through advancements in and adaptations of technology in design tools, transfer of data, and compatible methods of manufacturing.

This sequential exchange of digital data from relatively low-resolution initial design to highly refined final solution enables successful custom fabrication and assembly of parts, and variability within given system parameters and schedules.

This mode of practice is applicable to both repetitive and variable facade typologies. Repetition offers profound advantages in allowing more detailed definition with simplified cost control, whereas variety can be accommodated through instantiation. As the costs of digital design processes diminish and designers’ manufacturing and construction knowledge expands, this process of customization will proliferate to the extent seen in other industries that benefit from economies of scale.

맞춤형 시스템 및 구성 요소의 현실화를 이끄는 주요 요인은 설계 도구의 발전과 기술 적응, 데이터 전송 및 호환 되는 제조 방법을 통해, 개념적 수요와 해당 공급의 조합입니다.

비교적 낮은 해상도의 초기 설계에서 고도로 정제된 최종 솔루션으로 디지털 데이터를 순차적으로 교환하면 부품의 성공적인 사용자 정의 제작 및 조립이 가능하며 주어진 시스템 매개 변수 및 일정 내에서의 가변성이 가능합니다.

이 연습 모드는 반복적이고 가변적인 외관 타이폴로지 모두에 적용됩니다. 반복은 단순화된 비용 제어를 통해 보다 상세한 정의를 허용하는 데 있어 심오한 이점을 제공하지만, 인스턴스화를 통해 다양성을 수용할 수 있습니다. 디지털 설계 프로세스의 비용이 감소하고 설계자의 제조 및 건설 지식이 확대됨에 따라 이러한 맞춤화 프로세스는 규모의 경제로부터 이익을 얻는 다른 산업에서 볼 수 있는 범위까지 확산될 것입니다.

Anna Wendt
Director, Buro Happold

Repetitive manufacturing has long been admired from a cautious distance by both engineers and architects. Cost efficiency, precision, mass production, and shorter lead times are advantages that shouldn’t be ignored. The increasing opportunity to introduce unique, customizable features to the repetitive manufacturing process provides further opportunities for ensuring that a sense of craftsmanship is achieved for iconic buildings.

An example where the Buro Happold facade engineering team has pioneered the use of such technology is on the King Abdulaziz Centre for World Culture in Dhahran, Saudi Arabia. The project, designed by Snøhetta, has a unique facade comprising an intricate surface made from 215 miles of CNC-bent stainless steel tubes. Innovative planning and design allowed the design to be optimized and developed for production by the facade contractor seele.

반복적인 제조는 엔지니어와 건축가 모두 신중한 거리에서 오랫동안 존경을 받아 왔습니다. 비용 효율성, 정밀도, 대량 생산 및 짧은 리드 타임은 무시해서는 안 되는 이점입니다. 반복적인 제조 공정에 독특하고 사용자 정의 가능한 기능을 도입할 수 있는 기회가 증가함에 따라 상징적인 건물에 대한 장인정신이 실현될 수 있는 추가 기회가 주어질 것입니다.

부로 해피폴드 파사드 엔지니어링 팀이 이러한 기술의 사용을 개척한 예는 사우디 아라비아 다란에 있는 킹 압둘아지즈 세계 문화 센터입니다. Snøhetta가 설계한 이 프로젝트는 215마일의 CNC 구부러진 스테인리스 스틸 튜브로 만든 복잡한 표면으로 구성된 독특한 외관을 가지고 있습니다. 혁신적인 계획과 설계를 통해 외관 계약자 인 seele에 의해 생산을 위해 설계를 최적화하고 개발할 수 있었습니다.

Figure 1. ADG (E.O.R. 구조 설계) Photo by Simon Shim

Benson Gillespie
Partner, SURFACE DESIGN GROUP

The ability for fabricators to provide custom facade systems has been a blessing for smaller and midsize projects. Our 10 Jay Street project [in Brooklyn, New York], designed by ODA, is a great example of this trend, where a completely custom curtain wall system was used to achieve a geometrically complex facade design at a relatively limited scale. We expect that custom facade systems will only increase throughout the industry as parametric software becomes more integrated within design and fabrication processes.

This trend has led to an increase in the numbers of international fabricators participating in the design-assist and bidding processes, as their custom systems are often competitively priced in comparison with standard systems offered by local vendors. This leveling of the global playing field has significantly expanded the options available to designers and owners.

제작자가 맞춤형 외관 시스템을 제공하는 능력은 중소 규모의 프로젝트에 큰 축복이 되었습니다. ODA가 설계한 10개의 Jay Street 프로젝트는 비교적 제한된 규모로 기하학적으로 복잡한 외관 설계를 달성하기 위해 완전히 사용자 정의 (맞춤형) 커튼월 시스템을 사용했던 이러한 추세의 좋은 예입니다. 파라메트릭 소프트웨어가 설계 및 제작 프로세스 에 더 통합됨에 따라 사용자 정의 파사드 시스템은 업계 전반에 걸쳐 증가할 것으로 예상됩니다.

이러한 경향은 현지 공급업체가 제공하는 표준 시스템과 비교하여 사용자 지정 시스템이 경쟁력 있는 가격으로 책정되기 때문에 설계 지원 및 입찰 프로세스에 참여하는 국제 제작자의 수가 증가했습니다. 이러한 글로벌 경기장의 평준화는 디자이너와 소유자가 사용할 수 있는 옵션을 크게 확장했습니다.

Figure 2. ADG (E.O.R. 구조 설계)

Chris O’Hara
Founding Principal, Studio NYL

The most important aspect of maximizing custom fabrication in mass production is to use the technology judiciously. Oftentimes in our studio, we try to take complex forms and develop them for modest budgets. To achieve this goal, we use a “kit of parts” mentality. We use mass-produced extrusions for glazing systems and mass-produced cladding support systems for our opaque cladding, and marry them with a substructure that can be digitally fabricated or arranged in a unique geometry to realize complex forms or longer spans.

Often lost in our ability to fabricate is the reality of installation. We can solve the translation of fabrication to installation through panelization, but in our experience it often is the marriage of high tech and low tech that leads to the best results. The fun and challenge is: How do we manipulate the systems our installers are comfortable with and use basic principles to make them unique?

대량 생산에서 사용자 정의 (맞춤형) 제작을 극대화하는 가장 중요점은 신중하게 기술을 사용하는 것입니다. 종종 스튜디오에서, 우리는 복잡한 형태를 취하면서 겸손한 예산안에서 개발하려고합니다. 이 목표를 달성하기 위해, 우리는 "부품의 키트"정신을 사용합니다. 우리는 불투명 클래딩(cladding)을 위해 대량 생산 클래딩 지지 시스템을, 글레이징 시스템을 위해선 대량 생산 압출을 사용하며, 복잡한 형태 또는 더 긴 범위를 실현하기 위해 디지털 방식으로 제작되거나 독특한 형상으로 배열 될 수있는 하부 구조와 결합합니다.

종종 제작 할 수있는 능력에서 손실 설치의 현실이다. 우리는 패널화를 통해 설치에 제작 과정을 해결할 수 있지만, 우리의 경험에 의하면, 종종 최고의 결과는첨단 기술과 낮은 기술의 결합으로 이끌어진다. 재미와 도전은 설치 자가 익숙한 시스템을 어떻게 조율을 할 것이며, 기본 원칙을 이용하여 유일하게 만드는 것에 있다.

Ashley Reed

Director, DeSimone Consulting Engineers

When we consider the repetitive manufacturing and automation of building enclosure systems, we need to evaluate three distinct phases: design, fabrication, and installation. Advances in fabrication technologies and installation practices are instigating a collapse of the latter two phases. However, people are still superior at improvising and handling the complexity of on-site conditions and fabrication. Enclosure systems consist of assemblies designed to withstand loads and integrate varying levels of boundaries to control heat, air, and moisture. Currently, the fabrication of assembly components is automated, but the compilation of these components into the ultimate assembly is still largely reliant on human labor.

외장 시스템 구축의 반복적인 제조 및 자동화를 고려할 때, 설계, 제작 및 설치의 세 가지 단계를 평가해야 합니다. 제조 기술과 설치 관행의 발전은 후자의 두 단계의 붕괴를 선동하고 있습니다. 그러나 사람들은 현장 조건과 제작의 복잡성을 즉흥적으로 처리하고 처리하는 데 여전히 능숙합니다. 외장 시스템은 하중을 견디고 다양한 경계 수준을 통합하여 열, 공기 및 습기를 제어하도록 설계된 어셈블리로 구성됩니다. 현재 어셈블리 부품의 제작은 자동화되어 있지만 이러한 부품을 궁극적인 조립체로 컴파일하는 것은 여전히 인간의 노동에 크게 의존합니다.

Alloy Kemp
Associate, Thornton Tomasetti

Custom repetitive manufacturing has forced us to be smarter about where we implement custom solutions and repetitive processes. Designing bespoke facades, even if they’re easier to realize now, still can incur increased costs. For example: Processes like heat-welding ETFE panels or laying up composites over a mold can be programmed to be repeated even when the physical output is different. But for curtain wall extrusions, numbers of dies are still a major cost factor. Attaching mullions at varying angles is less influential on cost. While we’re past the point of specifying one typical detail, not everything can be made fully custom at the same economy. It’s the fun, exciting challenge of being a facade engineer: to make complex facades developable from a repeated kit of parts and processes.

맞춤형 반복 제조는 맞춤형 솔루션과 반복 프로세스를 구현을 시점에서 대해 더욱 스마트하도록 종용합니다. 맞춤형 외관을 설계하는 것은 지금 실현하기 쉽지만, 비용 증가를 초래할 수 있습니다. 예를 들어 열 용접 ETFE 패널 또는 금형 위에 복합재를 놓는 것과 같은 프로세스는 물리적 출력이 다른 경우에도 반복하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 그러나 커튼월 압출의 경우 다이 수가 여전히 주요 비용 요소입니다. 다양한 각도로 멀리언을 부착하는 것은 비용에 미치는 영향을 덜 합니다. 일반적인 세부 사항 하나를 지정하는 지점을 지났다고, 모든 것이 동일 한 비용에 완전히 맞춤형 제작이 가능한 것은 아닙니다. 복잡한 외관을 부품과 공정의 반복키트로 개발할 수 있도록 하는 것은 파사드 엔지니어의 재미있고 흥미진진한 도전입니다.

Karen Brandt
Senior Principal, Heintges

Although custom repetitive manufacturing is not a new technique for some materials in facades, like terra-cotta, exploration, and advancement of the design potential of custom repetitive manufacturing is increasingly a part of our consulting work with architects. We’ve observed a shift in interest from designing “one-off” final products to interest in custom tools used in the fabrication process that have the potential to amplify the value of both human and machine fabrication time. There is a fascinating range in “custom tool” approaches: from an extremely expensive but reusable tool used for the fabrication of complex bent architectural glass to an extremely inexpensive, but ultimately disposable, CNC-routed foam mold for architectural precast concrete. Sustainability will ultimately be the most important consideration to advance these approaches.