Roboty v architektúre: Robot KUKA vyrába konštrukčné diely pre pavilón na výstave Bundesgartenschau

Roboty v architektúre predstavujú inováciu: To platí aj pre robot od spoločnosti KUKA, ktorý vyrába konštrukčné diely pre pavilón na výstave Bundesgartenschau 2019. Robotický spôsob výroby bol vyvinutý inštitútom na Univerzite v Stuttgarte. Demonštruje výhody stavebných robotov.

Robotické spôsoby výroby v architektúre

Inštitút výpočtového projektovania a konštruovania (Institute for Computational Design and Construction - ICD) na Univerzite v Stuttgarte sa venuje vývoju procesov projektovania a konštruovania podporovaných počítačom. Stredobodom jeho záujmu sú možnosti použitia robotov. Pre výstavu Bundesgartenschau 2019 v Heilbronne navrhol projektový tím (v zložení prof. Achim Menges a vedeckí pracovníci Christoph Zechmeister, Serban Bodea a Niccolo Dambrosio) pavilón, ktorého konštrukcia pozostáva z navíjaných vláknových konštrukčných dielov. Robotický spôsob výroby ľahkých konštrukčných dielov bol zrealizovaný pomocou dvoch produktov od spoločnosti KUKA: Robot typu KR 210 R3100 QUANTEC od spoločnosti KUKA umiestňuje pramene vlákien okolo dvoch navíjacích rámov, ktoré sú upevnené na nastavovačoch polohy KP1-HC. Firma BEC GmbH, ktorá vyrába výrobné zariadenia, integrovala roboty v inštitúte ICD.

Dobre vyvinuté: Zblízka možno jasne rozpoznať komplexnú štruktúru pavilónu.

Nové riešenia pre inovatívnu architektúru pomocou robotov

Pavilón pozostáva zo 60 konštrukčných dielov, ktoré dosahujú veľkosť až 6 metrov. Zvláštnosť v robotickom spôsobe výroby: Elementy napriek svojej veľkosti nemajú žiadne jadro pre ukladanie vlákien. „Nosná konštrukcia pozostáva výlučne z konštrukčných dielov z vláknového kompozitu. Tieto konštrukčné diely vznikajú navíjaním neprerušovaných sklených a uhlíkových vlákien pomocou stavebných robotov“, vysvetľuje Christoph Zechmeister. Konštrukčné diely vyrába firma FibR GmbH. „Konštrukcia vykazuje takú zložitosť, akú možno zrealizovať len pomocou robotického spôsobu výroby“, tvrdí Moritz Dörstelmann, riadiaci spoločník. Firma FibR GmbH sa špecializuje na realizáciu výkonných a expresívnych štruktúr z vláknového kompozitu pomocou digitálnej technológie projektovania a výroby.

Precíznosť a presnosť opakovania – stavebný robot individuálne prispôsobuje každý element.

Robotický spôsob výroby pre inovatívnu výrobu konštrukčných dielov

Pre výrobu konštrukčných dielov ponúka firma FibR GmbH robotický spôsob výroby: Na dvoch nastavovačoch polohy typu KP1-HC od spoločnosti KUKA sú upevnené dva navíjacie rámy. Oba nastavovače polohy sú kinematicky prepojené pomocou oceľovej rúry. Takto vzniknutá horizontálna os sa môže nekonečne otáčať a umožňuje simultánny pohyb navíjacích rámov. Voľnosť pohybu je potrebná pre robotický spôsob výroby. Tak sa dosahuje optimálna prístupnosť pre koncový efektor robota KR QUANTEC. Cievky s vláknom sú upevnené na ramene robota. Pramene vlákien sa najprv impregnujú, potom absolvujú reguláciu napnutia a následne sú vedené ku koncovému efektoru. Efektor napokon umiestňuje pramene okolo upevňovacích bodov navíjacích rámov.

V plnej veľkosti: Hotový pavilón na výstave Bundesgartenschau v Heilbronne.

Výhody robotov v stavebníctve

Vďaka precíznosti a presnosti opakovania stavebných robotov možno konštrukčné diely individuálne prispôsobiť. „Výrobné procesy pre 60 elementov sú generované priamo z digitálneho modelu“, objasňuje Christoph Zechmeister. Pre konfiguráciu aplikácie bol použitý softvér Engeneering Suite KUKA.WorkVisual. V rámci robotického spôsobu výroby možno nákladovo a materiálovo efektívnym spôsobom vyrábať konštrukcie z vláknového kompozitu so širokým rozpätím. Potenciál stavebných robotov spočíva vo flexibilite a škálovateľnosti nastavenia výroby, ako aj vo vysokej kvalite konštrukčných dielov. „Pomocou robotických spôsobov výroby možno nielen znížiť spotrebu zdrojov v stavebníctve. Je možné aj zrealizovať nové a napínavé architektonické projekty“, tvrdí Moritz Dörstelmann.

Roboty v architektúre umožňujú úplné nové tvary konštrukčných dielov.

Prostredníctvom robotického spôsobu výroby možno jednoducho implementovať diskrétne sledy pohybov pri výrobe konštrukčných dielov a zjednodušiť proces.

Christoph Zechmeister, vedecký pracovník inštitútu ICD