Roboty v architektuře: Robot KUKA vyrábí díly pro pavilon na spolkové zahradní výstavě

Roboty v architektuře jsou důležitou inovací: To platí také pro robota KUKA, který vyrábí díly pro pavilon na spolkovou zahradní výstavu 2019. Robotický výrobní postup byl vyvinut institutem univerzity ve Stuttgartu. Představuje výhody stavebních robotů.

Robotické výrobní postupy v architektuře

Institute for Computational Design and Construction univerzity ve Stuttgartu (ICD) se věnuje vývoji počítačových procesů navrhování a výstavby. Důraz je přitom kladen na možnosti použití robotů. Pro spolkovou zahradní výstavu 2019 v Heilbronnu navrhl projektový tým, jehož členové jsou prof. Achim Menges a výzkumní pracovníci Christoph Zechmeister, Serban Bodea a Niccolo Dambrosio, pavilon, jehož konstrukce je z navinutých uhlíkových vláken. Robotické postupy při výrobě lehkých dílů byly realizovány pomocí dvou produktů značky KUKA: Robot KUKA typu KR 210 R3100 QUANTEC pokládá provazce vláken okolo dvou ovinovacích rámů, které jsou připevněné k polohovačům KP1-HC . Výrobce zařízení BEC GmbH provedl integraci robotů u ICD.

S dobrým návinem: Z blízkosti je komplexní struktura pavilonu jasně rozpoznatelná.

Nová řešení pro inovativní architekturu pomocí robotů

Pavilon se skládá z 60 dílů o velikosti až 6 metrů. Zvláštnosti v robotickém výrobním postupu: Přes svou velikost nemají prvky žádné jádro k odkládání vláken. „Nosná konstrukce se skládá výhradně z kompozitních dílů z vlákna. Tyto díly jsou stavebními roboty navíjeny z nepřerušených skleněných a uhlíkových vláken“, vysvětluje Christoph Zechmeister. Díly vyrábí společnost FibR GmbH. „Konstrukce je natolik komplexní, že ji lze realizovat pouze robotickým výrobním postupem“, říká Moritz Dörstelmann, jednatel společnosti. Společnost FibR GmbH se specializuje na výrobu výkonných, expresivních kompozitních struktur z vláken prostřednictvím digitální technologie navrhování a vyrábění.

Preciznost a přesnost opakování – stavební robot provádí individuální uzpůsobení každého prvku.

Robotický výrobní postup pro inovativní výrobu dílů

V případě výroby dílů poskytuje společnost FibR GmbH robotický výrobní postup: Na dvou polohovačích KUKA typu KP1-HC jsou připevněny dva ovinovací rámy. Ocelová trubka slouží ke kinematickému propojení obou polohovačů. Takto vzniklá horizontální osa je nekonečně otočná a umožňuje simultánní pohyb ovinovacích rámů. Volnost pohybu je pro robotický výrobní postup nezbytná. Je tak dosažena optimální přístupnost koncového efektoru robotu KR QUANTEC . Na ramenu stavebního robotu jsou upevněny cívky s vláknem. Provazce vlákna jsou nejprve impregnovány, poté podrobeny regulací napětí a vedeny ke koncovému efektoru. Nakonec efektor pokládá provazce přes závěsné body ovinovacích rámů.

V celé velikosti: Hotový pavilon na spolkové zahradní výstavě v Heilbronnu.

Přednosti robotů v oblasti stavebnictví

Díky preciznosti a přesnosti opakování stavebních robotů jsou možná individuální uzpůsobení dílů. „Výrobní cesty pro 60 prvků jsou generovány přímo z digitálního modelu“, říká Christoph Zechmeister. Ke konfiguraci aplikace byla použita inženýrská sada KUKA.WorkVisual. Při robotických výrobních postupech je možné vyrábět rozsáhlé kompozitní konstrukce z vláken, a to efektivně co do nákladů a materiálů. Potenciál stavebních robotů tkví ve flexibilitě a škálovatelnosti, jakož i ve vysoké kvalitě dílů. „Použitím robotického výrobního postupu jsme schopni nejen snížit spotřebu zdrojů ve stavebnictví. Kromě toho můžeme realizovat výjimečné nové architektonické projekty“, dodává Moritz Dörstelmann.

Roboty v architektuře umožňují zcela nové tvary dílů.

Díky robotickému výrobnímu postupu je možné snadno implementovat diskrétní pohyby při výrobě dílů a minimalizovat komplexitu procesu.

Christoph Zechmeister, výzkumný pracovník v ICD