KUKA-robotar ger nya perspektiv för robotstyrd tillverkning inom arkitektur

Med hög precision och effektivitet limmar och fräser två KUKA-robotar träskivor i ett projekt som sjösatts av Stuttgarts universitet. En sak är tydlig: Industrirobotar kan med stor fördel användas även inom träbyggnadsindustrin, en industri som inte brukar satsa på automatiserade processer.

Forskningsprojekt: Robotstyrd tillverkning inom tr?byggnad och arkitektur

P? Institute for Computational Design and Construction (ICD), som grundades 2008 p? Stuttgarts universitet, utvecklas datorst?dda design- och byggprocesser. En av tyngdpunkterna ligger p? robotstyrd tillverkning inom arkitektur. Till Bundesgartenschau 2019 har ICD utvecklat en innovativ paviljong i tr? som ska tillverkas i l?ttbyggnadsteknik och som kr?ver robotar f?r att als kunna byggas. Hj?lp med att planera produktionssystemet tillhandah?lls av BEC GmbH. Detta f?retag tillika anl?ggningsbyggare valde att satsa p? bepr?vade KUKA-robotar: I projektet anv?nds en dubbelaxlad l?gesst?llare av typen KUKA DKP-400?samt tv? KUKA-robotar av typen KR 500 FORTEC. Industrirobotarna limmar och fr?ser tr?kassetterna med h?g precision.

Med hög precision och effektivitet: Robotarna limmar träskivorna.

Bundesgartenschau 2019 i Heilbronn

Vartannat år arrangeras Bundesgartenschau (BUGA) i en ny tysk stad. BUGA var en ren trädgårdsutställning från början, men har idag utvecklats till något mycket mer: På utställningen presenteras innovativa projekt inom stadsplanering och arkitektur. På årets BUGA i Heilbronn visas förutom träd, växter och blommor även en innovativ paviljong av trä. Att paviljongen smälter in så väl i BUGA-utställningsområdet kan också bero på att inspirationen till träkonstruktionen kom från ett naturfenomen.

Vacker anblick: Träpaviljongen på BUGA 2019.

Konstruktion inspirerad av naturen: Robotar limmar tr?skivor

”En av tyngdpunkterna i v?rt arbete ?r biomimetisk forskning”, ber?ttar professor Achim Menges, chef f?r ICD. ”Former, material och strukturer som ?terfinns i naturen uppvisar ofta h?gre materialeffektivitet och funktionsf?rm?ga ?n m?nniskans skapnader.” BUGA-paviljongen ?r inspirerad av sj?borrens skal: Detta skal best?r av individuellt utv?xta plattor. Detsamma g?ller tr?paviljongens 376 byggelement: ingen ?r den andra lik. Robotarna limmar ihop delarna som tillverkas av skivor och balkar av fanérlaminattr?. P? insidan ?r de fem-, sex- eller sjukantiga och 16 cm tjocka kassetterna ih?liga. Den f?rdiga paviljongen har en sp?nnvidd p? 30 meter – helt utan inv?ndiga stolpar och st?d. ”Denna l?ttbyggnadsteknik ?r hittills v?rldsunik. Utan robotar skulle det inte g? att tillverka s? varierade delar”, f?rklarar Hans Jakob Wagner, forskare och doktorand p? ICD.

Skräddarsydd tillverkning: Träpaviljongen sätts ihop av 376 enskilda delar.

Helt automatiserad: KUKA:s industrirobot fr?ser tr?kassetterna med h?g precision

Den robotstyrda tillverkningen handhas av tv? KUKA-robotar av typen KR 500 FORTEC: Den f?rsta roboten placerar grundskivan p? den dubbelaxlade l?gesst?llaren KUKA DKP-400. Den andra roboten applicerar lim p? tr?skivan. D?refter limmar den f?rsta roboten fast en b?rande balk p? skivan. Den andra roboten spikar fast balken med tr?spikar. Industrirobotarna upprepar dessa arbetssteg tills alla balkar har limmats och spikats fast. D?refter limmar den f?rsta roboten fast ytterligare ?n tr?skiva p? balken som den andra roboten har strukit lim p?. ?ven t?ckplattan spikas fast. N?r limmet har h?rdat placerar roboten p? nytt tr?kassetten p? DKP-400. Den andra roboten fr?ser med h?g precision h?rnkonturer och sinkningar. D?refter l?gger den f?rsta roboten den f?rdiga kassetten i magasinet.

Roboten limmar fast träskivorna och fräser och spikar fast träbalkarna.

Träpaviljongen på BUGA 2019 i Heilbronn.

Precision och effektivitet – f?rdelar med robotstyrd tillverkning inom arkitektur

”Roboten limmar fast tr?skivorna med h?g precision och arbetar mycket effektivt. Detta ?r viktigt eftersom lim endast ?r i flytande tillst?nd under en begr?nsad tid”, f?rklarar Matthias Buck, VD f?r BEC GmbH. Dessutom ska tillverkningen uppfylla vissa specifikationer exempelvis avseende m?ngd och j?mnhet. ?ven om man betraktar de enskilda delarnas vikt – en kassett v?ger upp till 200 kg – inneb?r det en stor arbetsl?ttnad att anv?nda robotar. Ytterligare en f?rdel: Vid robotstyrd fr?sning ligger m?ttoleransen p? mindre ?n 0,3 mm. Matthias Buck lovordar dessutom KUKA-robotarnas anpassningsf?rm?ga: ”Vi kan ?ndra byggplanen f?r enskilda delar medan tillverkningsprocessen p?g?r.” Detta ?ppnar upp f?r innovativa l?sningar b?de inom byggindustrin och tr?byggnadssektorn: Robotsystem ?r ett effektivt s?tt att m?ta krav p? h?gre produktionskvantiteter och prisv?rda l?sningar.

Att tillverka dessa byggelement är både komplext och krävande. Utan en robotbaserad lösning skulle detta projekt inte ha kunnat genomföras.

Hans Jakob Wagner, forskare och doktorand på ICD