Robôs KUKA mostram perspectivas para a fabricação robótica na arquitetura

Dois robôs KUKA colam e fresam de forma eficiente chapas de madeira para um projeto da Universidade de Stuttgart e comprovam: Robôs industriais também podem enriquecer o setor de construção em madeira com as suas vantagens, que até então raramente era alvo de processos automatizados.

Projeto de pesquisa: Fabricação robótica na arquitetura de construção em madeira

O Institute for Computational Design and Construction da Universidade de Stuttgart (ICD), fundado em 2008, desenvolve processos de concepção e construção apoiados por computador. Um dos enfoques está na fabricação robótica na arquitetura. O ICD desenvolveu um pavilhão inovador de construção leve de madeira para a Bundesgartenschau 2019 (exposição nacional de jardinagem), cuja produção somente foi realizável com a ajuda de robôs. O planejamento da instalação necessária foi apoiado pela BEC GmbH. O construtor de sistemas aposta aqui nos comprovados robôs KUKA: Assim, são utilizados um posicionador de dois eixos DKP-400 e dois robôs KUKA do tipo KR 500 FORTEC. Os robôs industriais colam e fresam os cassetes de madeira com precisão.

Minuciosos e eficientes: Os robôs colam as chapas de madeira.

A Bundesgartenschau 2019 em Heilbronn na Alemanha

A cada dois anos a Bundesgartenschau (BUGA) é realizada em uma outra cidade da Alemanha. Inicialmente a BUGA era uma simples exposição de jardinagem, mas hoje vai muito além disso: Ela apresenta desenvolvimentos pioneiros na área de planejamento urbano e arquitetura. Na BUGA deste ano em Heilbronn, além de árvores e flores, também há um pavilhão inovador de madeira. O motivo do pavilhão se encaixar tão bem no complexo da BUGA, pode estar no fato da inspiração para a construção de madeira estar baseada em um fenômeno natural.

Vista deslumbrante: O pavilhão de madeira na BUGA 2019.

Construção inspirada pela natureza: Robô faz a colagem de chapas de madeira

"Um destaque do nosso trabalho está na área da pesquisa biomimética", explica o Professor Achim Menges, Chefe do ICD. "As formas, materiais e estruturas na natureza muitas vezes apresentam uma eficiência material e capacidade funcional maior do que os modos de construção usuais." O pavilhão para a BUGA imita o exoesqueleto do ouriço-do-mar: Este consiste em placas individualmente crescidas. Também no pavilhão de madeira os 376 elementos são peças individuais únicas. Os robôs colam estes elementos a partir de chapas e vigas de madeira lamelada. Por dentro, os cassetes pentagonais, hexagonais ou heptagonais com 16 cm de espessura, são ocos. O pavilhão pronto abrange 30 metros – sem travessas e suportes em seu interior. "A construção leve é única no mundo até então. Sem a fabricação robótica a grande variância de componentes não seria imaginável", diz Hans Jakob Wagner, colaborador científico e doutorando no ICD.

Fabricação personalizada: O pavilhão de madeira é composto de 376 peças individuais.

Totalmente automatizado: Robô industrial KUKA fresa com precisão os cassetes de madeira

Dois robôs KUKA do tipo KR 500 FORTEC assumem a fabricação robótica: O robô 1 posiciona a placa base no posicionador de dois eixos KUKA DKP-400. O robô 2 espalha a cola na chapa de madeira, em seguida o robô 1 cola uma viga estrutural em cima dela. O robô 2 prega a viga com pregos de madeira. Os robôs industriais repetem estes passos de trabalho até que todas as vigas estejam coladas e pregadas. Então o robô 1 cola uma outra chapa de madeira na viga com a cola aplicada pelo robô 2. Também a chapa de cobertura é adicionalmente fixada com pregos. Tão logo a cola esteja curada, o robô posiciona novamente o cassete de madeira no DKP-400. O robô 2 fresa com precisão os contornos de canto e uniões dentadas. Em seguida, o robô 1 coloca o cassete pronto no magazine.

O robô faz a colagem de chapas de madeira, e fresa e prega as vigas de madeira.

O pavilhão de madeira na BUGA 2019 em Heilbronn.

Precisão e eficiência – Vantagens da fabricação robótica na arquitetura

"O robô cola as chapas de madeira com precisão e eficiência. Isso é importante, pois a cola é fluida apenas por um tempo limitado", explica Mathias Buck, Diretor da BEC GmbH. Além disso, é necessário cumprir condições especiais como quantidade e uniformidade. Também do ponto de vista do peso dos elementos individuais – um cassete pesa até 200 kg – os robôs representam uma facilitação do trabalho. Outra vantagem: Na fresagem a tolerância dimensional da fabricação robótica é menor que 0,3 mm. Além disso, Matthias Buck elogia a capacidade de adaptação dos robôs KUKA: "Também temos a possibilidade de alterar o plano de construção ainda durante o processo de fabricação de elementos individuais." Disso resultam possibilidades inovadoras para a indústria da construção e a construção em madeira: Sistemas de robô ajudam a vencer os crescentes requisitos a quantidades e soluções acessíveis.

A produção dos componentes é complexa e dispendiosa. Sem a solução baseada em robô não seria possível realizar o projeto.

Hans Jakob Wagner, colaborador científico e doutorando no ICD