Nähtechniken in der Industrie: KUKA Industrieroboter fertigt Forschungspavillon

Die Universität in Stuttgart verbindet bionische Untersuchungen mit neuartigen robotergesteuerten Fertigungsmethoden

2. Juni 2016

Wie ein überdimensionaler Sanddollar: Der fertige Forschungspavillon der Universität Stuttgart
Wie ein überdimensionaler Sanddollar: Der fertige Forschungspavillon der Universität Stuttgart. Bild: ICD/ITKE Universität Stuttgart
Der Roboter assistiert, indem er den gebogenen Sperrholzstreifen in der gewünschten geometrischen Konfiguration fixiert und anschließend durch die Nähmaschine führt: Das war ein Arbeitsschritt, mit dem der KUKA Roboter aus der KR QUANTEC Serie den Bau des neuen Forschungspavillons der Universität Stuttgarts unterstützte. Das Institut für Computerbasiertes Entwerfen (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) setzten dazu erstmals industrielle Nähtechniken für Holzkonstruktionen ein. 
Die entstandene, extrem leichte Holzschale wurde in Anlehnung an die bauliche Morphologie des Sanddollars entworfen. Sanddollar sind eine Unterart der Seeigel. Dieses Vorbild wurde ausgewählt, da es sich für die technische Übertragung von Konstruktions- und Bildungsprinzipien besonders gut eignet.

Neuartige Holzverbindungen durch robotergesteuerte Nähtechnik

Dünne Furnierstreifen sind der Ausgangswerkstoff. Sie wurden zu ebenen, individuell gefertigten Sperrholzplatten laminiert. So konnten die Bauelemente elastisch verformt werden. Nach diesem Prozess-Schritt kam der KUKA Roboter zum Einsatz. Er assistierte beim Fixieren der gebogenen Sperrholzstreifen in der vorgegebenen geometrischen Konfiguration. Während des darauffolgenden Nähprozesses führte der Roboter die gebogenen Streifen durch die Nähmaschine und fügte diese zusammen. Dank einer spezifisch programmierten Software waren Roboter- und Nähmaschinensteuerung miteinander verbunden. Diese Schnittstelle ermöglichte dem Roboter, immer sowohl die aktuelle Position des Werkstückes als auch den Status der Nähmaschine zu erkennen und die Bewegung zu synchronisieren.

Ein Arbeitsschritt im roboterbasierten Nähprozess
Ein Arbeitsschritt im roboterbasierten Nähprozess: Die elastisch gebogenen Sperrholzstreifen werden vom Roboter in dieser Position fixiert und durch eine synchronisierte Industrienähmaschine geführt. Bild: ICD/ITKE Universität Stuttgartt

KUKA Industrieroboter ermöglicht innovative Fertigung großer Holzkonstruktionen

Der Industrieroboter hat für den Pavillon insgesamt 151 unterschiedliche Segmente vorgefertigt. Sie besitzen Biegeradien zwischen 30 und 75 cm. Diese  Leichtbaukonstruktion wiegt 780 kg, spannt 9,3 m und überdacht eine Fläche von insgesamt 85 m². Insgesamt zeigt dieser neue Forschungspavillon, wie die Wechselwirkungen zwischen Material, Form, Raum, Tragwerk und robotergesteuerter Fertigung zu innovativen Holzbauweisen führen kann.

Hier erfahren Sie mehr über die Industrierobotik in der Architektur!
 

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