建筑业中的机器人:KUKA 机器人为德国联邦园艺博览会的展馆制造建筑构件

建筑业中的机器人是一项创新:这当然也包括为 2019 年德国联邦园艺博览会中一个展馆制作建筑构件的 KUKA 机器人。这项机器人化制造工艺由斯图加特大学的一个学院开发,充分展现了建筑机器人的优势。

建筑业中的机器人化制造工艺

斯图加特大学计算机设计与建筑学院 (ICD) 致力于计算机辅助设计和建筑工艺的开发。重点之一在于机器人的应用可能性。由 Achim Menges 教授以及科研人员 Christoph Zechmeister、Serban Bodea 和 Niccolo Dambrosio 组成的项目团队为在海尔布隆举办的 2019 年德国联邦园艺博览会设计了一个展馆,其结构由缠绕碳纤维构件组成。借助两款 KUKA 产品实现了轻质建筑构件的机器人化制造工艺:KR 210 R3100 QUANTEC 型 KUKA 机器人将纤维束绕在两个固定于 KP1-HC 定位装置上的绕线架上。BEC GmbH 设备制造商为 ICD 集成了机器人。

完美缠绕:近距离观看可以清楚品味展馆复杂的结构。

借助机器人实现创新建筑设计的全新解决方案

展馆由 60 个最高 6 米的建筑构件构成。机器人化制造工艺的特色:尽管元件尺寸很大,但它们并没有用于存放纤维的核心。“支承结构仅由纤维复合材料构件组成。这由建筑机器人用连续的玻璃纤维和碳纤维缠绕而成。”Christoph Zechmeister 说。建筑构件由 FibR GmbH 公司制造。“设计中存在的复杂性只能通过机器人化制造工艺来实现。”执行董事 Moritz Dörstelmann 说。FibR GmbH 公司专门致力于通过数字设计和制造技术实现功能强大、富有表现力的纤维复合材料结构。

精密度和重复精度 – 建筑机器人可以单独调整每个元件。

用于创新建筑构件生产的机器人化制造工艺

FibR GmbH 为建筑构件生产提供机器人化制造工艺:两个绕线架固定在两台 KP1-HC 型 KUKA 定位装置上。两台定位装置已借助一个钢管实现运动耦合。由此产生的水平轴可无限旋转并且实现绕线架同步运动。机器人化制造工艺需要运动自由。这样确保了 KR QUANTEC 机器人的终端执行器获得最佳可接近性。纤维线轴固定在建筑机器人的臂部上。在纤维束进行应力调节并且引导至终端执行器之前,首先对纤维束进行浸渍。最后执行器将纤维束绕在绕线架的固定点上。

完整图:海尔布隆举办的德国联邦园艺博览会上完工的展馆。

建筑业中的机器人的优势

建筑构件可以凭借建筑机器人的精密度和重复精度单独进行调整。“60 个元件的制造路径直接从数字化模型中生成。”Christoph Zechmeister 说道。KUKA.WorkVisual 工程套件用于配置应用。在机器人化制造工艺中,广泛的纤维复合结构可以以低成本和高材料利用率进行生产。建筑机器人的潜力在于生产设置的灵活性和可扩展性以及建筑构件的高质量。“我们采用机器人化制造工艺不仅可以降低建筑业中的资源消耗,而且可以实现激动人心的全新建筑项目。”Moritz Dörstelmann 说道。

建筑业中的机器人使全新的建筑构件形状变成现实。

采用机器人化制造工艺,可在建筑构件制造时轻松实现离散的运动过程并且降低流程复杂性。

Christoph Zechmeister,计算机设计与建筑学院 (ICD) 的科研人员
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