Mi rejlik a szekvenciális tető mögött? A legnagyobb robotok által épített faszerkeszet.
A világ legnagyobb, robotok által épített tetője lenyűgöző teljesítmény – de nem annyira, mint azok a robotikus építészeti kísérletek, amelyeket alatta fognak végezni.
Amikor az Institute for Technology in Architecture (ITA) intézetnek új otthonra volt szüksége az ETH Zürich műszaki és természettudományi egyetemen, ugyanúgy tekintett a kihívásra, mint az ott végzett munka nagy részére: életnagyságú kutatási projektként. Az ITA itt olyan koncepciókat tanulmányozhat, mint a zéró emissziójú építészet, a kivitelezési folyamat digitalizálása, a robotizált kivitelezés és egy központi támasztószerkezet nélküli épület létrehozása. Mint egy kutatás, amit 1:1 méretarányban végeznek.
Ennek eredményeként jött létre az Arch_Tec_Lab. Az új épület lenyűgöző építészeti teljesítmény, és az ITA kutatásainak gyakorlati alkalmazása is egyben.
A zéró emissziós szerkezet ívelt fatetője alatt egy munkaterület található – a Robotic Fabrication Laboratory, amely elég nagy ahhoz, hogy négy ipari robot felépítsen benne egy kétemeletes épületet, ahol az ITA úttörő kutatómunkája folytatódik majd.
A legnagyobb bizonyíték maga a tető: számítógéppel tervezték és robotok építették, ezáltal a kivitelezés új generációját, valamint az ember-gép interakció új világát képviseli.
A szekvenciális tetőként ismert hullámos felületű szerkezetet robotok építették, amelyek „lényegében úgy működtek, mint egy hatalmas 3D nyomtató. Egymásra rétegzett faanyag alkotja” – mondja Russell Loveridge, az ETH Zürich most már az új épületben székelő kutatócsoportja, a svájci National Centre of Competence in Research (NCCR) Digital Fabrication kutatási igazgatója. Az államilag finanszírozott kutatási program egy szigorú, multidiszciplináris vizsgálat, amely a fejlett gyártásra, az intelligens anyagokra és a kísérleti kivitelezési technikákra irányul.
Szintén az új tető alatt, az NCCR keretein belül zajlik az NCCR vizsgálatvezetői, Fabio Gramazio és Matthias Kohler professzor a kutatási programja. A robotizált gyártás terén végzett kutatásuk nagyban hozzájárult az innovatív tető létrehozásához. A program korábbi projektjei szemléltetik, hogy milyen típusú munkára lehet számítani az új épület Robotic Fabrication Laboratory részlegében.
A szekvenciális tető a legnagyobb, robotok által épített faszerkezet. Alapvetően egy hatalmas faszerkezet, amelyet gumival bevont polimer membrán borít, ezáltal nincs szükség beltéri burkolatra – nincsenek gipszkarton vagy akusztikai panelek. Egy az egész épületre kiterjedő légkondicionáló rendszer helyett kisméretű fűtő- és hűtőegységeket helyeznek el az épületben, amelyek érzékelőkkel rendelkeznek a klímaszabályozás finomhangolásához. A tetőszerkezetekben helyet hagytak a világítás, a tetőablakok, a szellőzőberendezések és a vezetékek beszereléséhez, maga a tető pedig egy akusztikai diffúzor, amely csendes helyet teremt a tető alatt a munkavégzéshez.
„Az anyagok kiválasztása és a felhasznált anyagok mennyisége a leglényegesebb tényezők az ökológiai költségek szempontjából” – mondja Loveridge. – Ha úgy tudunk megtervezni valamit, mint például a tetőt, hogy mindezeket a funkciókat ellássa és kiiktassa a többi anyagot, akkor tudjuk, hogy fenntarthatóbban építkezünk, mintha az olcsóbb megoldást választanánk.”
A zéró emissziójú építés az alapoktól kezdődött: a szerkezet egy létező parkológarázs tetejére épült, elkerülve ezzel az új alap készítésével járó energetikai és környezeti hatásokat. Az épület első szintjén található a Robotic Fabrication Library, amelyet Loveridge mérnöki tesztelő teremként jellemez. A tesztelő terem fölött helyezkednek el az NCCR irodái, afölött pedig egy nyitott terület található a tető alatt, ahol a kutatók egyedül vagy másokkal közösen dolgozhatnak.
A tetőt a tesztelő teremben alkották meg. Az építés ideje alatt négy ipari robot lógott egy 60 x 14 x 8 méteres terület mennyezetéről. A robotok hat szabadságfokú állványzatokon dolgoztak, és mindegyiket ugyanaz a rendszer irányította, hogy összehangolva tudjanak dolgozni. „Eddig még nem volt olyan eset, hogy négy szinkronizált robot tudott együtt elvégezni munkákat” – mondja Loveridge. Minden robot 30 kg teherbírású volt, így az egyik tarthatta az objektumot, miközben a másik három különféle szerszámokkal dolgozott rajta.
Az ETH Zürich egyetem tanszéke felkérte az ERNE AG Holzbau vállalatot egy parametrikus tetőterv kivitelezésére az ITA számára, valamint alkalmazta a Guedal AG robotgyártó céget, amely létrehozott egy kisméretű robotizált fafeldolgozó rendszert. A zürichi székhelyű ROB Technologies vállalatot pedig a vezérlő- és működtető szoftverek biztosításával bízták meg.
A szekvenciális tető 48 624 külön falécből áll, amelyből 168 tetőszerkezetet és rácsos tartót állítottak össze. Ezeket aztán összeszőtték egy 2308 négyzetméteres szabadformájú tetővé. Az összetett geometria legyártása egy integrált digitális tervezési folyamatra támaszkodott, amely a szerkezetelemzés, a tervezés és a gyártási adatok generálásának elemeit ötvözte.
Az intézet építészei elkészítették a szekvenciális tető 3D modelljét, majd elküldték azt a szerkezettervezési tanácsadóknak, akik egy szögképkészítő segítségével elhelyezték a modellen a 800 000 szükséges szöget. (A tetőnél előnyösebb volt a szögek használata, mint a ragasztóé, ugyanakkor komoly számításokat is igényelt az anyaggal és a tető összetett geometriájával kapcsolatban.) Az ERNE ezután ellenőrizte az adatokat, és előkészítette azokat a robotizált megmunkáláshoz.
A gyártás során a portálrobot minőségelemzőként is működött. Egy fotogrammetriai rendszer összevetette az egyes csomópontokat és szögképeket a céltervvel, és létrehozott egy minőség-ellenőrzési visszajelző ciklust, amely biztosította, hogy minden helyesen épüljön meg. Miután a rendszer ellenőrizte a szögeket, a helyszínre hozták a tartószerkezeteket.
A számítógépes elemzés az elmúlt évtizedben továbbfejlesztette a gépek térérzékelését és pontosságát. De továbbra is szükség van valakire, aki ellenőrzi, hogy a számítógépek helyes döntéseket hoznak-e, és a megfelelő sorrendben végzik-e a feladatokat. Már most is látni lehet, hogy a munkások inkább szellemileg vesznek részt a kivitelezésben, mint fizikailag, és ez a folyamat a robotizált gyártás előtérbe kerülésével csak gyorsulni fog.
„Az építőiparban számos munka támaszkodik az ember azon képességére, hogy megfigyeli, feldolgozza és megítéli a dolgokat, a tapasztalatokra támaszkodik, majd ezekre reagálva végzi el a fizikai munkát” – teszi hozzá Loveridge. – Létezik egy eredendő hallgatólagos tudás, amelyre a nem programozható kivitelezési helyszíneken való munka során lehet szert tenni. A dolgok soha nem állnak össze tökéletesen, hiába teszünk meg érte mindent. Mindig szükség lesz emberekre, akik tudják, hogyan állnak össze a dolgok.”
Forrás: Autodesk blog
Amennyiben szakmai ismereteit bővítené és elsőként szeretne hozzáférni a legfrissebb újdonságokról szóló hírekhez vagy cikkekhez, elég egyetlen lépés. Legyen tagja Facebook közösségünknek vagy iratkozzon fel Hírlevelünkre!
