U gebruikt een oudere browser-versie van Internet Explorer. Actualiseer uw browser voor een optimale weergave
KUKA robots bieden perspectieven voor robotgebaseerde productie in de architectuur
Exact en efficiënt lijmen en frezen twee KUKA robots houten platen voor een project van de Universiteit Stuttgart en bewijzen: Industriële robots bieden ook de tot op heden nog bijna niet geautomatiseerde houtbranche vele voordelen.
Onderzoeksproject: Robotgebaseerde productie in de houtbouw-architectuur
Het in 2008 opgerichte Institute for Computational Design and Construction van de Universiteit Stuttgart (ICD) ontwikkelt computergestuurde ontwerp- en bouwprocessen. Een van de prioriteiten is de robotgebaseerde productie in de architectuur. Voor de Bundesgartenschau 2019 heeft de ICD een innovatief houten paviljoen als lichtgewicht houten constructie ontwikkelt waarvan de productie uitsluitend met robots mogelijk was. Het ontwerp van de vereiste installatie ondersteunde de BEC GmbH. De installatiebouwers vertrouwden hierbij op de beproefde KUKA robots: Er werden een positioneerder met twee assen DKP-400 en twee KUKA robots van het type KR 500 FORTEC ingezet. De industriële robots lijmen en frezen de houten cassettes uiterst exact.
Zorgvuldig en efficiënt: De robots lijmen de houten platen.
De Duitse Bundesgartenschau 2019 in Heilbronn
Elke twee jaar vindt de Bundesgartenschau (BUGA) in een andere Duitse stad plaats. Hoewel de BUGA in het begin slechts een tuintentoonstelling was, is het nu veel meer dan dat: De BUGA presenteert toekomstgeoriënteerde ontwikkelingen op het gebied van stadplanning en architectuur. Dit jaar kan er op de BUGA in Heilbronn naast bomen en bloemen ook een innovatief paviljoen van hout worden bekeken. Dat dit paviljoen zo goed op het BUGA-terrein past, ligt er onder andere aan dat de inspiratie voor de houten constructie van een natuurlijk fenomeen stamt.
Fraai om te zien: Het houten paviljoen op de BUGA 2019.
Robotgebaseerde productie in de architectuur.
Door de natuur geïnspireerde constructie: Robot lijmt houten platen
„Een speerpunt van ons werk is biomimetisch onderzoek“, aldus Professor Achim Menges, hoofd van de ICD. „Vormen, materialen en structuren in de natuur kenmerken zich vaak door efficiënter materiaalgebruik en meer effectiviteit dan gebruikelijk bouwwijzen.“ Het paviljoen voor de BUGA had een zee-egel als voorbeeld: Deze bestaat uit afzonderlijk gegroeide platen. Ook bij het houten paviljoen zijn de 376 elementen absoluut individuele stukken. De robots lijmden deze van houten platen en balken van gelaagd fineerhout aan elkaar. Van binnen zijn de vijf-, zes- of zevenhoekige, 16 cm dikke cassettes hol. Het paviljoen omspant in totaal 30 meter – en dat zonder dragers en steunen aan de binnenzijde. „De lichte bouwwijze is wereldwijd uniek. Zonder de robotgebaseerde productie zou een dergelijke delenvariatie niet mogelijk zijn“, zegt Hans Jakob Wagner, wetenschappelijke medewerker en promovendus aan de ICD.
Individuele productie: Het houten paviljoen bestaat uit 376 afzonderlijke delen.
Volledig geautomatiseerd: KUKA industriële robot freest de houten cassettes uiterst exact
De robotgebaseerde productie wordt uitgevoerd door twee KUKA robots van het type KR 500 FORTEC: Robot 1 positioneert de basisplaat op de positioneerder met twee assen KUKA DKP-400. Robot 2 verdeelt lijm op de houten plaat. Vervolgens lijmt robot 1 er een draagbalk op. Met houten spijkers zet robot 2 de balk vast. Deze werkstappen herhalen de industriële robots tot alle balken zijn vastgelijmd en vastgespijkerd. Dan lijmt robot 1 nog een houten plaat op de door robot 2 op de balk aangebrachte lijm. Ook de afdekplaat wordt aanvullend met houten spijkers bevestigd. Zodra de lijm hard is, positioneert de robot de houten cassette opnieuw op de DKP-400. Robot 2 freest de hoekcontouren en vormsluitende verbindingen uiterst exact. Vervolgens legt robot 1 de geproduceerde cassette in het magazijn.
De robot lijmt houten platen, en freest de houten cassettes uiterst exact.
Het houten paviljoen op de BUGA 2019 in Heilbronn.
Exactheid en efficiëntie – voordelen van de robotgebaseerde productie in de architectuur
„De robot lijmt de houten platen uiterst exact en efficiënt.Dat is belangrijk, want de lijm is maar heel even vloeibaar“, verklaart Matthias Buck, bedrijfsleider van BEC GmbH. Bovendien moeten bij het project speciale voorwaarden als hoeveelheid en gelijkmatigheid in acht worden genomen. Ook met betrekking tot het gewicht van de afzonderlijke elementen – een cassette weegt tot 200 kg – zijn de robots natuurlijk een enorme hulp. Nog een voordeel: Bij het frezen ligt de maattolerantie in de robotgebaseerde productie bij minder dan 0,3 mm. Bovendien prijst Matthias Buck de aanpasbaarheid van de KUKA robots: „We kunnen zelfs tijdens het productieproces de bouwtekeningen van afzonderlijke elementen nog wijzigen.“ Daardoor zijn vele, innovatieve mogelijkheden voor de bouwindustrie en houtbouw mogelijk: Robotsystemen kunnen erbij helpen om aan de stijgende eisen van het aantal stuks en betaalbare oplossingen te voldoen.
De productie van de bouwdelen is complex en tijdrovend. Zonder de robotgebaseerde oplossing was dit project niet mogelijk geweest.
