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I robot KUKA indicano già quale sarà il futuro della produzione robotica nel settore dell'architettura
Due robot KUKA incollano e fresano pannelli di legno in modo preciso ed efficiente per un progetto dell'Università di Stoccarda, dimostrando così che i robot industriali possono apportare enormi vantaggi anche all'industria delle costruzioni in legno, che finora ha fatto raramente affidamento su processi automatizzati.
Progetto di ricerca: produzione robotica nell'architettura di costruzioni in legno
L'Institute for Computational Design and Construction (ICD) dell'università di Stoccarda, fondato nel 2008, sviluppa processi di progettazione e costruzione computerizzati. Un'attenzione particolare è rivolta alla produzione robotica in architettura. Per la Bundesgartenschau 2019, l'ICD ha sviluppato un padiglione innovativo la cui struttura leggera di legno poteva essere realizzata solo con l'aiuto di robot. La progettazione dell'impianto richiesto è stata supportata dalla BEC GmbH. Il costruttore dell'impianto si è affidato ai collaudati robot KUKA: ed ecco che entrano in gioco un posizionatore a due assi DKP-400 e due robot KUKA del tipo KR 500 FORTEC. Due robot industriali fresano ed incollano in modo preciso le cassette di legno.
Accuratezza ed efficienza: i robot incollano i pannelli di legno.
La Bundesgartenschau 2019 in Heilbronn
La Bundesgartenschau (BUGA) è una mostra di giardinaggio e di architettura del paesaggio organizzata con cadenza biennale in Germania, ogni volta in una città diversa. La BUGA, inizialmente una pura e semplice mostra di giardinaggio, si è trasformata da tempo in una rassegna internazionale delle tendenze più moderne nel settore dell'urbanistica e dell'architettura. Alla BUGA, in programma quest'anno a Heilbronn, oltre ad alberi e fiori, si può ammirare un innovativo padiglione di legno. L'integrazione così armonica del padiglione nel parco della BUGA dipende forse anche dal fatto che la costruzione in legno trova la sua ispirazione in un fenomeno naturale.
Una piacevole veduta: il padiglione di legno alla BUGA 2019.
Produzione robotica nell'architettura.
Design ispirato dalla natura: il robot incolla i pannelli di legno
"Uno degli obiettivi principali del nostro lavoro è la ricerca biomimetica", spiega il professore Achim Menges, direttore dell'ICD. "Forme, materiali e strutture in natura mostrano spesso una efficienza dei materiali e una funzionalità maggiori rispetto alle tecniche costruttive convenzionali." Il padiglione creato per la BUGA s'inspira al guscio del riccio di mare: questo è formato da singole piastre saldate assieme. Anche i 376 elementi del padiglione in legno sono pezzi assolutamente unici. I robot incollano questi elementi formati da pannelli e travi di legno lamellare impiallacciato. Le cassette pentagonali, esagonali o ottagonali di 16 cm di spessore sono cave all'interno. Il padiglione finito si estende per 30 metri - senza travi portanti e puntelli interni. "La costruzione leggera è unica al mondo. Senza la produzione robotizzata, l'elevata varianza dei pezzi non sarebbe stata concepibile", dice Hans Jakob Wagner, collaboratore scientifico e dottorando all'ICD.
Produzione individuale: il padiglione di legno è composto da 376 pezzi singoli assemblati.
Completamente automatizzato: il robot industriale KUKA fresa con precisione le cassette di legno
La produzione robotica viene eseguita da due robot KUKA del tipo KR 500 FORTEC: Il robot 1 posiziona il pannello base sul posizionatore a due assi KUKA DKP-400. Il robot 2 distribuisce l'adesivo sul pannello di legno, poi il robot 1 vi incolla una trave portante. Il robot 2 fissa la trave con chiodi di legno. I robot industriali ripetono questi passaggi finché tutte le travi sono state incollate e inchiodate. Quindi il robot 1 incolla un altro pannello di legno sulla trave precedentemente trattata con adesivo dal robot 2. Il pannello di copertura viene inoltre fissato con chiodi. Non appena l'adesivo si è indurito, il robot riposiziona la cassetta di legno sul DKP-400. Il robot 2 fresa con precisione i profili angolari e i giunti a coda di rondine. Infine il robot 1 posiziona la cassetta finita nel magazzino.
Il robot incolla i pannelli di legno e fresa ed inchioda le travi di legno.
Il padiglione di legno alla BUGA 2019 di Heilbronn.
Precisione ed efficienza: vantaggi della produzione robotica in architettura
"Il robot incolla i pannelli di legno in modo preciso ed efficiente.Ciò è importante perché l'adesivo resta liquido solo per un periodo di tempo limitato", spiega Matthias Buck, amministratore delegato della BEC GmbH. Inoltre, per l'applicazione si devono rispettare condizioni particolari come quantità e uniformità. Considerando il peso dei singoli elementi - una cassetta pesa fino a 200 kg - si comprende ancora di più quanto i robot semplifichino il lavoro. Un altro vantaggio: nella produzione robotizzata la tolleranza dimensionale per la fresatura è inferiore a 0,3 mm. Anche Matthias Buck loda la flessibilità dei robot KUKA: "È possibile apportare modifiche al progetto costruttivo dei singoli elementi durante lo stesso processo di produzione". Ne risultano possibilità innovative per l'industria edilizia e le costruzioni in legno: sistemi robotizzati possono aiutare a far fronte alle crescenti richieste in termini di quantità e di soluzioni convenienti.
La produzione dei componenti è complessa e costosa. Realizzare il progetto sarebbe stato impossibile senza una soluzione robotizzata.
