Robot nell'architettura: il robot KUKA realizza componenti per il padiglione della Bundesgartenschau

I robot nel settore dell'architettura sono un'innovazione: ne è un esempio il robot KUKA che ha realizzato componenti per un padiglione della mostra di giardinaggio Bundesgartenschau 2019. Il processo robotico di produzione è stato sviluppato da un istituto dell'Università di Stoccarda e mostra i vantaggi dei robot da costruzione.

Processi di produzione robotica nell'architettura

L'Institute for Computational Design and Construction dell'Università di Stoccarda (ICD) si dedica allo sviluppo di processi di progettazione e costruzione computer-assistiti. L'accento si pone sulle possibilità di impiego dei robot. Per la mostra di giardinaggio Bundesgartenschau 2019 di Heilbronn, il team di progetto costituito dal Prof. Achim Menges e dai collaboratori scientifici Christoph Zechmeister, Serban Bodea e Niccolo Dambrosio ha progettato un padiglione la cui struttura è costituita da componenti in fibra avvolta. Il processo di produzione robotica dei componenti leggeri è stato realizzato con l'ausilio di due prodotti KUKA: Il robot KUKA modello KR 210 R3100 QUANTEC posa i fasci di fibra attorno a due telai di avvolgimento fissati ai posizionatori del modello KP1-HC . La società di costruzione d'impianti BEC GmbH ha integrato i robot nell'ICD.

Avvolto al meglio: da vicino è possibile distinguere chiaramente la complessa struttura del padiglione.

Nuove soluzioni per l'architettura innovativa con robot

Il padiglione è costituito da 60 componenti fino a 6 metri di grandezza. La particolarità del processo di produzione: gli elementi, nonostante le loro dimensioni, non possiedono un fulcro di posa delle fibre. "La struttura portante è costituita esclusivamente da componenti compositi in fibra, che vengono avvolti con fibre ininterrotte di vetro e carbonio dai robot da costruzione", spiega Christoph Zechmeister. I componenti sono fabbricati dalla ditta FibR GmbH. "La struttura ha una complessità tale da poter essere realizzata solo mediante un processo di produzione robotica", afferma Moritz Dörstelmann, socio amministratore. La ditta FibR GmbH è specializzata nella realizzazione di strutture composite in fibra efficienti ed espressive mediante tecniche di progettazione e fabbricazione digitali.

Precisione e ripetibilità, il robot da costruzione adatta qualsiasi elemento in modo personalizzato

Processo di produzione robotica per la creazione innovativa di componenti

La ditta FibR GmbH offre processi robotici di produzione per la realizzazione di componenti: su due posizionatori KUKA modello KP1-HC sono fissati due telai di avvolgimento. I posizionatori sono accoppiati cinematicamente con l'ausilio di un tubo in acciaio. L'asse orizzontale risultante è ruotabile all'infinito e consente un movimento simultaneo dei telai di avvolgimento. La libertà di movimento è necessaria per il processo di produzione robotica. In questo modo viene raggiunta l'accessibilità ottimale per l’effettore terminale del robot KR QUANTEC. Le bobine di fibra sono fissate al braccio del robot da costruzione. I fasci di fibre vengono impregnati prima di essere sottoposti a una regolazione della tensione e successivamente portati all’effettore terminale, il quale infine posa i fasci attorno ai punti di arresto del telaio di avvolgimento.

A grandezza naturale: il padiglione realizzato alla mostra di giardinaggio Bundesgartenschau di Heilbronn.

I vantaggi dell'utilizzo di robot nell'edilizia

Grazie alla precisione e alla ripetibilità dei robot da costruzione, i componenti possono essere creati in modo personalizzato. "I percorsi di produzione per i 60 elementi vengono generati direttamente dal modello digitale", spiega Christoph Zechmeister. Per la configurazione dell'applicazione è stata utilizzata l'Engeneering Suite KUKA.WorkVisual. Nel processo di produzione robotica è possibile produrre strutture composite in fibra estese ed efficienti dal punto di vista dei costi e del materiale. Il potenziale dei robot da costruzione sta nella flessibilità e nella scalabilità della configurazione della produzione, nonché nell'alta qualità dei componenti. "Grazie ai processi robotici di produzione, non solo è possibile ridurre il consumo di risorse nell'edilizia, ma anche realizzare nuovi ed entusiasmanti progetti di architettura", dichiara Moritz Dörstelmann.

I robot utilizzati in architettura consentono forme dei componenti completamente nuove.

Il processo di produzione robotica consente di implementare facilmente sequenze discrete di movimenti per la produzione di componenti e di ridurre la complessità del processo.

Christoph Zechmeister, collaboratore scientifico dell'ICD

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