Könnyű, stabil, és egy robot építette

A stuttgarti egyetem új kutatópavilonja mérföldkő a könnyűszerkezetes építészet terén

KUKA_pavilon_cikkEgyszerre könnyű és stabil, akár egy pókháló: a stuttgarti egyetem 2014/2015-ben készült kutatópavilonja. A német Számítógépes Tervezés Intézetének (ICD) és a Tartószerkezetek és Konstruktív Tervezés Intézetének (ITKE) munkatársai e tervükhöz ténylegesen a természetből merítettek ihletet. A vízipók víz alatti fészkének építési módja szolgált példaként.

A vízipók a vízben pókfonálból harangforma hálót sző, majd megtölti azt levegővel. Ez a levegőburok biztosítja a pók víz alatti túlélését. Az egyedülálló építési mód mintájára a kutatópavilon kiinduló szerkezete egy lágy, légnyomással kifeszített ETFE fóliaburok volt. Erre azután egy a KR QUANTEC ultra családhoz tartozó KUKA robot segítségével belülről apránként karbonszálakat ragasztottak.

KUKA_pavilon_cikk2A végeredmény: egy pihekönnyű, karbonszálas ragasztott héj, amely egyedülálló építészeti minőségben valósítja meg a pavilont. Mivel a karbonszálakat csak oda kell felhelyezni, ahol a konstrukció megerősítéséhez szükségesek, és a pneumatikus héj egyidejűleg funkciójában integrált épületburkolatként is szolgál, az építési folyamat hulladékmentes és energiatakarékos.

Ahhoz, hogy a robot a karbonszálakat a hajlékony fólia belső felére felhelyezhesse, ki kellett fejleszteni egy új gyártási folyamat prototípusát. Ennek során a robotvezérlésnek különösen nagy kihívásnak kellett szembenéznie, hiszen a pneumatikus héj merevsége folyamatosan módosul a karbonszálak felhelyezése során, így a fólia állandóan változó mértékben deformálódik. Ahhoz, hogy a rendszer ezt paramétert a gyártás során folyamatosan korrigálja, egy belső érzékelő rögzíti az aktuális pozíciót és a nyomóerőt, és valós időben integrálja az adatokat a robot vezérlésébe. Egy ilyen kiber-fizikai rendszer állandó visszacsatolást tesz lehetővé a valós gyártási körülmények és a robotvezérlő kód digitális generálása között. Ez – túlmutatva a fontos, a projekt keretei közt megvalósuló fejlesztésen – a robotok által végzett építési folyamatok általános, új, lehetőségeiről tanúskodik.

A gyártás során párhuzamosan kilenc, összesen 45 km hosszú, előimpregnált karbonszálfonatot fektettek le 5 km-nyi robotpályán, 0,6 m/perces átlagsebességgel. A pavilon felülete kb. 40 m², térfogata kb. 130 m³ 7,5 m-es fesztáv és 4,1 m magasság mellett. Teljes tömege alig 280 kg, ami négyzetméterenként 7 kg-os súlynak felel meg. A pavilon a két intézet kutatásának metszéspontjában jött létre az interdiszciplináris és nemzetközi ITECH mesterképzés keretében. A projekt az építészet, a mérnöki és természettudományok területéről érkező tudósok és hallgatók másfél éves fejlesztési munkájának eredménye.

Forrás:KUKA Robotics

További információ

A KUKA Robotics honlapján.