Roboty KUKA otevírají nové možnosti robotické výroby v architektuře

Dva roboty KUKA přesně a účinně lepí a frézují dřevěné desky pro projekt univerzity Stuttgart a dokazují následující: Průmyslové roboty mohou svými výhodami obohatit i odvětví dřevostaveb, které doposud využívalo automatizovaných procesů v nemnoha případech.

Výzkumný projekt: Robotická výroba v architektuře dřevostaveb

V roce 2008 založený Institute for Computational Design and Construction univerzity ve Stuttgartu (ICD) se věnuje vývoji počítačových procesů navrhování a výstavby. Důraz je při tom kladen na robotickou výrobu v architektuře. Pro spolkovou zahradní výstavu 2019 vyvinul ICD inovativní pavilon s lehkou dřevěnou konstrukcí, jehož realizace byla možná pouze s pomocí robotů. Plánování projektu proběhlo za podpory společnosti BEC GmbH. Stavitel při výstavbě spoléhá na osvědčené roboty KUKA: Používají se jeden dvouosý polohovač DKP-400 a dva roboty KUKA typu KR 500 FORTEC. Průmyslové roboty lepí a frézují dřevěné kazety s vysokou přesností.

Pečlivé a efektivní: Roboty lepí dřevěné desky.

Spolková zahradní výstava 2019 v Heilbronnu

Spolková zahradní výstava (Bundesgartenschau - BUGA) se koná každé dva roky v jiném městě v Německu. Zpočátku byla BUGA ryzí zahradní výstavou, dnes je ovšem daleko více: Prezentuje totiž progresivní trendy a vývoje v oblasti urbanistického plánování a architektury. Na letošní spolkové zahradní výstavě v Heilbronnu lze kromě různých stromů a květin obdivovat také inovativní pavilon ze dřeva. To, že tak dobře zapadá do areálu výstavy BUGA, může mít své důvody i ve skutečnosti, že inspirace pro dřevěnou konstrukci má svůj původ v přírodním jevu.

Krásný pohled: Dřevěný pavilon na výstavě BUGA 2019.

Konstrukce inspirovaná přírodou: Robot lepí dřevěné desky

„Jednou z priorit naši práce je oblast biomimetického výzkumu“, vysvětluje profesor Achim Menges, vedoucí institutu ICD. „Tvary, materiály a struktury v přírodě mají často mnohem vyšší materiálovou účinnost a funkčnost než naše lidské konstrukce.“ Pavilon pro výstavu BUGA byl například inspirován vzhledem mořského ježka: Skládá se z individuálně montovaných desek. Také v případě dřevěného pavilonu je všech 376 dílů naprostými unikáty. Roboty je lepí z dřevěných desek a trámků z vrstveného dýhového dřeva. Uvnitř jsou kazety s pěti, šesti nebo sedmi hranami a tloušťkou 16 cm duté. Hotový pavilon překlenuje délku 30 metrů – a to bez vnitřních nosníků a podpěr. „Tato lehká konstrukce je celosvětově zcela jedinečná. Bez robotické výroby by vysoká variabilita dílů nebyla vůbec myslitelná“, říká Hans Jakob Wagner, výzkumný spolupracovník a doktorand v ICD.

Individuální výroba: Dřevěný pavilon se skládá z 376 jednotlivých dílů.

Kompletně automatizovaný: Průmyslový robot KUKA frézuje dřevěné kazety s vysokou přesností

Robotickou výrobu přebírají dva roboty KUKA typu KR 500 FORTEC: Robot 1 umístí základní desku na dvouosém polohovači KUKA DKP-400. Robot 2 rozmístí lepidlo na dřevěnou desku, robot 1 poté na tento povrch nalepí trámek nosné konstrukce. Robot 2 přibije trámek pomocí dřevěných hřebíků. Průmyslové roboty tyto pracovní kroky opakují tak dlouho, dokud všechny trámky nejsou zalepené a přibité. Robot 1 poté nalepí další dřevěnou desku na lepidlo nanesené na trámek robotem 2. Pomocí hřebíků se připevní i krycí deska. Ihned po vytvrdnutí lepidla robot opět umístí dřevěnou kazetu na zařízení DKP-400. Robot 2 frézuje rohové obrysy a spoje. Následně robot 1 položí hotovou kazetu do zásobníku.

Robot lepí dřevěné desky a frézuje a přibíjí dřevěné trámky.

Dřevěný pavilon na výstavě BUGA 2019 v Heilbronnu.

Přesnost a účinnost - výhody robotické výroby v architektuře

„Robot lepí dřevěné desky s vysokou přesností a účinností. To je důležité, protože lepidlo je v tekutém stavu pouze po omezenou dobu“, vysvětluje Matthias Buck, jednatel společnosti BEC GmbH. Kromě toho se v rámci projektu musí dodržovat zvláštní podmínky jako množství a rovnoměrnost. Také s ohledem na hmotnost jednotlivých prvků představují roboty výrazné usnadnění práce, protože jedna kazeta může vážit až 200 kg. Další výhoda: Při frézování je velikostní tolerance v robotické výrobě menší než 0,3 mm. Matthias Buck navíc chválí přizpůsobitelnost robotů KUKA: „Máme možnost měnit konstrukční plán jednotlivých prvků ještě během výrobního procesu.“ Z toho vyplývají inovativní možnosti pro stavební průmysl a odvětví dřevostaveb: Robotické systémy mohou pomoct zvládat rostoucí požadavky na kusovou výrobu a cenově dostupná řešení.

Výroba dílů je komplexní a náročná. Bez robotického řešení by bývalo nebylo možné projekt realizovat.

Hans Jakob Wagner, výzkumný pracovník a doktorand v ICD