案例研究:用机器人制造的抽象建筑外墙

抽象形状是制造的最大挑战之一。但是,它们在建筑中变得越来越普遍。

建筑师如何从传统建筑方法的限制中解脱出来?

一个研究团队使用Robodk和Grasshopper找到了一种巧妙的方式。

在一个建筑世界中,传统上易于制造的形状是由常规的直线组成的。这就是为什么建筑物倾向于采用光滑,垂直的外墙,而从一栋建筑物到另一座建筑物的变化很小。

但是,时间正在改变。

最近,建筑师发现了越来越巧妙的方法,可以摆脱传统建筑方法的限制。现在,我们越来越熟悉奇怪的形状建筑,外观有趣,外观各异。

建筑物的立面(其前面外观)是创建这些有趣形状的关键。但是,很难以快速且具有成本效益的方式制造复杂的立面。

这正是一个研究团队与Robodk解决的问题。

介绍…建筑信封研究小组

建筑信封研究小组(Berg)位于德国科森的Anhalt应用科学大学。

伯格(Berg)的主要重点是通过新的和创新的制造方法扩大“建筑信封的范围”,以研究材料,建筑技术,技术和能源。他们当前的研究项目的范围从创建自给自足的通风系统到可弯曲的声学面板的开发。

该小组与我们取得了联系,因为他们正在使用Robodk进行其中一个研究项目。

该项目使用一种有趣的机器人制造方法来为抽象混凝土外墙创建形式。

建筑信封研究小组(Berg)的视频

为什么抽象的立面捏造很棘手

许多不同的材料可用于创建建筑物外墙。常见选择包括木材,金属,石头和砌体。但是,最通用的选项之一是具体的。

混凝土比其他材料具有优势,因为它便宜,耐磨且非常适应。当它以液体形式开始时,您可以创建几乎可以想象的任何形状……只要您有一种固定湿混凝土形状的方法。

因此,挑战是创建形式以保持混凝土立面板的形状。如果您想从混凝土中创建有趣的抽象形状,则需要创建能够支持湿混凝土的同样有趣的抽象形式。

建筑信封研究小组(Berg)的图像

创建此类形式的常见选择包括

  • 用木材,橡胶或金属制成模具。
  • 使用带有执行器和膜的柔性表改变其形状。
  • 使用CNC机器以泡沫或塑料的形式铣削形式。

这些都是不错的选择,但是它们可能很昂贵,并且需要很长时间才能创建。例如,灵活的表很快就可以重新配置为新形状,但是前期机器成本很高。CNC铣削的泡沫需要5-10个小时才能创建,并且只能重复使用5-10次,然后才能重新进行重新进行重新制作。

为什么根本使用抽象的立面?

您可能想知道为什么我们要为建筑物创建抽象的立面。

当然,主要原因是美学 - 它们看起来不错。但是,现代立面并不全都与美学有关。外墙的设计也可以增强建筑物的可持续性

正如伯格(Berg)在项目中所展示的那样,外墙也是测试新制造技术的好地方。

建筑信封研究小组(Berg)的图像

项目:为纤维增强混凝土创建抽象形式

该团队决定使用机器人制造为混凝土创建泡沫塑料模具,该混凝土用玻璃纤维增​​强。

机器人使用热线切割了泡沫聚苯乙烯块块,并通过Robodk进行了编程。

为了处理抽象形状,由于其参数建模功能,他们选择了CAD包犀牛。参数建模使设计人员可以轻松地创建以前难以想象的结构,因此建筑师经常使用它。我们以前在我们的文章中讨论了将犀牛与Robodk一起使用的好处您可以使用Rhino和Robodk做的6件事

他们首先在犀牛(及其算法建模器蚱hopper)中设计了他们的CAD模型,然后使用了Robodk Rhino插件将这些设计直接发送给其机器人。

由于伯格(Berg)的团队主要集中在材料属性上,因此该研究项目的主要部分涉及以这种方式形成混凝土的结构特性。

一个重要的属性是表面饰面。他们发现他们可以通过更改移动机器人的速度来改变表面饰面的细节。速度较慢导致表面表面光滑。

机器人设置

团队使用的机器人硬件如下:

  • 机器人:KUKA KR 16-2 6轴工业机器人。
  • 最终效应器:将金属钻机安装在热线上,以切割泡沫聚苯乙烯。
  • 桌子:聚苯乙烯泡沫塑料块固定在桌子上,以确保在切割操作过程中不会移动。
  • 编程设置:犀牛和蚱hopper用于CAD设计和结构(fea)分析,通过插件连接到Robodk。

将机器人制造的泡沫聚苯乙烯用于立面的好处

与更具体的外墙制造方法相比,该团队使用方法发现了一些好处。

其中包括:

  1. 更便宜 -该方法的前期成本小于具有其他形式生产方法的成本。例如,CNC铣削表格的成本高达每平方米400欧元。使用这种方法,成本仅为每平方米30欧元。
  2. 更快 -创建表格的时间仅为1小时。在其他每种类型的制造形式的情况下,创建需要2-10个小时。唯一更快的选择是使用昂贵的灵活表。
  3. 这是灵活的 -与其他选项不同,该方法的唯一限制是机器人的可及性和切割线的尺寸。这增加了该方法的灵活性。

有关此项目的更多信息,查看他们的研究论文

您可以想到哪些建筑项目用于机器人制造?在下面的评论中告诉我们或加入讨论LinkedIn,,,,推特,,,,Facebook,Instagram,或INRobodk论坛

关于亚历克斯·欧文·希尔

亚历克斯·欧文·希尔(Alex Owen-Hill)是一位自由作家和公众演讲者,他在博客上介绍了许多主题,包括科学,createclarifyarticulate.com上的演讲技巧,讲故事,当然还有机器人技术。他与CERN合作,从马德里大学获得了马德里大学的远程幼儿园博士学位。作为恢复学术的学者,他通过博客关于工业机器人技术来保持坚定的脚步。

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