Robotok az építészetben

A stuttgarti egyetem kutatói és hallgatói közös munkával ismét valami különlegeset alkottak. Egy olyan egyedi pavilont építettek, melynek terveit a természetből merítették, a kivitelezésben pedig egy KUKA robot játszotta a főszerepet

Innovatív tervezés és megmunkálás

A pavilonok, mint ideiglenes építmények számos területen megtalálhatók. Az építészek, mérnökök számára mindig ideális kutatási célpont volt ez a serkezet. Különböző körülmények között tudták tesztelni építményeiket, melyek anyagát, előállítását és tervezését illetően korlátlan lehetőségek állnak rendelkezésre. Manapság a legtöbb ilyen kutatás témája a természetből merített ötletek implementációja az építészetben. 2010-ben a stuttgarti egyetem ICD/ITKE intézetek professzorai, Achim Menges és Jan Knippers tervezték a mindössze 6,5 milliméteres forgácslapokból összeállított pavilont, 2011-ben pedig a tengeri sünök kitinváza alapján készült tervekből építettek egy 850 egyedi darabból álló építményt. A legújabb hasonló szerkezetet idén építették, terveit a repülő bogarak szárnyfedője ihlette. 

Bionika – biológiai megoldások technikai implementációjaPavillon_07

A számítógépes tervezési technológiák és a természet építészeti megoldásainak átadása az automatizált megmunkáló folyamatoknak, melyet robotok munkája segít, a fejlődési folyamat alpjává váltak. A Heilbronn egyetem biológusaival, paleontológusaival, a Szinkrotron Sugárzási és, az Anyagtechnológiai és Folyamatmérnöki Intézet munkatársaival alkotott csapat kutatja jelenleg az anyagi és morfológiai alapokat a biológia birodalmában. Ezek a kutatások lehetnek az új építészeti paradigma alapjai.

Ultrakönnyű szerkezetek

A szálerősítésű kompozit anyagok robotokkal történő megmunkálása, valamint a biológiai fonálszerkezetek voltak a legfontosabb faktorok ebben a kutatásban. A természetes kompozit anyagok vizsgálata közben fedezték fel, hogy a repülésképes bogarak szárnyfedője alkalmas lehet egy ilyen struktúra alapjának. Olyan költséghatékonyan elkészíthető, erős építményt hozhattak létre az így felfedezett szerkezet alapján, melyben egy dupla héjszerkezet van összekötve oszlopszerű tartóelemekkel. Mivel rengeteg különböző fedőszárny típus létezik, különböző formával és tulajdonságokkal, sok bogárfajtát kellett megvizsgálniuk, hogy elkészíthessék a terveket. Egy pásztázó elektronmikroszkóppal vizsgálták a különböző szerkezetű szárnyakat, hogy minden lényeges információt megtudhassanak felépítésükről. A számítógépes tomográfiával előállított 3D modellek alapján 36 egyedi modul alapját formálták meg. Ezután a nehéz feladat az volt, a robotokkal történő megmunkálás korlátait figyelembe véve, hogy megfelelő előállítási módot találjanak egy moduláris, dupla héjú, szálerősítésű kompozit struktúra legyártásához, ami ráadásul kiemelkedő statikai jellemzőkkel bír.

Pavillon_23KUKA Robotok

A megoldás: egy olyan tekercselő folyamat, melyben az üveg és karbon szálakat gyantában áztatják, majd két KUKA robot segítségével egy keretre tekerik. A folyamatban KR QUANTEC ULTRA típusú robotok vettek részt. Ez az eljárás csupán a munkadarab keretét adja meg, a teljes szerkezet csak a keretet kitöltő rostok kölcsönhatásával jön létre. Az újabb szálakat a már kötésben levő szálak tetejére fektetik, így a különálló részek összekapcsolódnak és kialakul a komplex hajlított szerkezet. A rostok számát és pontos elhelyezésüket a felületek kapcsolódásának és a teljes szerkezet felépítésének szimulációja alapján számolják ki, amit aztán átadnak a robotoknak, amik ez alapján végzik el a folyamatot. A folyamat szintaxisa, a robotok mozgásának megtervezése, a külső tengelyek és a robotok matematikai kapcsolata és a vezérlő egy külön erre a célra fejlesztett, integrált digitális tervezőfolyamat része volt. A KUKA robotok sokoldalúságának köszönhetően mind a 36 modult elkészíthették egyetlen robottal. A folyamat eredménye egy teljes mértékben automatizáltan gyártott innovatív szerkezet, ami nagy teherbírású, költséghatékony építészeti megoldást jelent.

Forrás: KUKA

További információ:

A KUKA hivatalos oldalán.