建築におけるロボットの可能性

シュトゥットガルト大學(xué)のプロジェクトでの、2臺のKUKAロボットによる木板の接著、スライス加工。これまで自動化と無縁であった木造建築分野で、その可能性を立証。

木造建築におけるロボットによる製造

2008年に設(shè)立されたInstitute for Computational Design and Construction der Uni Stuttgart (ICD) は、コンピューター支援型設(shè)計?建築プロセスの開発に取り組んでいます。その取り組みのひとつとが建築におけるロボットによる製造です。連邦園蕓博覧會2019向けに、ICDは畫期的な軽量木材構(gòu)造のバビリオンを開発、ロボットのみでその製造を?qū)g現(xiàn)しました。必要な施設(shè)の設(shè)計はBEC GmbHが支援しました。その際、施設(shè)の施行者には実証済みのKUKAロボットがなりました。こうして、2軸ポジショナーDKP-400（1臺）とKUKAロボット、タイプKR 500 FORTEC（2臺）が使用されました。産業(yè)用ロボットが木箱を精密に貼り合わせてフライス加工します。

連邦園蕓博覧會2019、ハイルブロン

連邦園蕓博覧會（BUGA）は2年毎にドイツ各地で開催されます。BUGAは、當(dāng)初は純粋な園蕓博覧會でしたが、今日では様相が変わりました：この博覧會は、都市計畫および建築分野における將來の発展を示しています。今年のBUGA、ハイルブロンでは、木々や草花のほかに、革新的な木造パビリオンも見る価値があります。木造パビリオンがBUGAの開催場所にとても良く適合していることは、木造構(gòu)造に対するインスピレーションが自然現(xiàn)象の中で根拠づけられることにもなっています。

自然界からインスパイアされた構(gòu)造：ロボットが木板を貼り合わせ

「私たちの作業(yè)の重點はバイオミメティックス（生物模倣）研究にあります」と、ICDのリーダー、アヒム?メンゲス教授は説明します。自然界における「様式、材料および構(gòu)造」は、多くの場合、通常の構(gòu)造より高い材料効率と機能性を示しています。「BUGAのパビリオンは、ウニの殻をイメージしています：ウニの殻は、成長した各板で構(gòu)成されます。木造バビリオンの場合も、376の要素がまったくの個別ピースです。ロボットは単板積層材でできた木板および木造梁からなるこれらのピースを貼り合わせます。內(nèi)側(cè)には、5角、6角または7角で16 cmの厚さの中空の木箱があります。完成したパビリオンは30メートルのアーチ狀で、その內(nèi)側(cè)には支持材も支柱もありません。「この軽量構(gòu)造は、これまでの世界中で唯一のものです。ロボットによる製造がなければ、背の高い仕様のパーツは考えられません」と、ICDの科學(xué)スタッフ兼ドクトラント、ハンス?ヤコブ?ヴァグナー氏は言います。

全自動：KUKA産業(yè)用ロボットが木箱を精密にフライス加工

ロボットによる製造は、タイプKR 500 FORTECのKUKAロボット2臺が引き受けます：ロボット1は、ベースプレートを2軸ポジショナーKUKA DKP-400上に配置します。ロボット2は木板上に接著材を配分し、その後、ロボット1がその上に支持構(gòu)造梁を貼り合わせます。木釘でロボット2は梁を釘打ちします。上記の作業(yè)手順を産業(yè)用ロボットは、すべての梁が貼り合わせられて釘打ちされるまで繰り返します。その後、ロボット1は、ロボット2によって梁の上に塗布された接著剤に別の木板を貼り合わせます。天井板も補助的に釘で固定されます。接著剤が硬化すると、ただちにロボットはDKP-400上に木箱を再度配置します。ロボット2は角の輪郭とあり継ぎを精密にフライス加工します。次に、ロボット1は、準(zhǔn)備した木箱をマガジンにセットします。

精度と効率 – 建築におけるロボットによる製造のメリット

「ロボットが木板を精密かつ効率的に貼り合わせます。接著剤は制限時間內(nèi)だけ液體であるため、このことが重要となります」と、BEC GmbH社長、マティアス?ブック氏が説明します。さらに、塗裝時には、數(shù)量や均一さといった特別な條件に従わなければなりません。各要素の重量を考慮に入れても – 箱1つの重量は200 kg未満 – ロボットは作業(yè)の軽量化を表します。さらなるメリットとして、フライス加工時、ロボットによる製造の寸法許容誤差は0.3 mm未満です。更に、マティアス?ブック氏は、KUKAロボットの適応性を賞賛して言います：「私たちは、製造プロセス中でさえも、各要素の設(shè)計図を変更することができます。」これにより、建築産業(yè)および木造建築の革新的な可能性が生み出されます：ロボットシステムによって、個數(shù)と支払い可能なソリューションに対して増大する要求をこなすことができます。