Роботи построиха сграда-фъстък от 243 дървени плоскости

Landesgartenschau

Изложбената зала Landesgartenschau се намира в живописния град Gmünd, Щутгарт. Тя е проектирана, за да покаже съвременното развитие на компютърния дизайн и роботизирани производства за леки конструкции от дървен материал.

Проектиран в сътрудничество с Института по строителни конструкции и структурен дизайн (ITDK) и Института на инженерите по геодезия, павилионът е построен за четири седмици. Той се състои от 243 геометрично различни плочи от слоеста дървесина, роботизирано проектирани извън площадката и сглобени на място. Сградата е с изолация и енергийно ефективна, а също така са спестени и материали, понеже дървените панели са по-тънки от 5 см. Това става възможно чрез интегрирано компютърно проектиране, симулация, изработване и съвременни методи на заснемане.

Дървото е един от най-старите строителни материали, известни на човечеството. Появата обаче на нови роботизирани производствени процеси, заедно с компютърното проектиране, симулация и съвременни методи на заснемане  предполага изцяло нови възможности за дизайн и области на приложение. Те формират основата на специално изпълнени и ефективни конструкции, направени от налични местни и възобновяеми дървесни ресурси. Следващите пет основни аспекта подчертават иновативния характер на проекта:

Биометричен подход

В сравнение с изкуствените конструкции, естествените биологични конструкции проявяват значително по-висока степен на морфологично диференциране. Тази диференциация по форма и структура е ключов аспект за тяхната производителност и ефективност на ресурсите и оптимизиране на материала. Поради тази причина, принципите на строителна морфология често могат да бъдат прехвърлени в дизайна на техническите приложения, включително архитектурата и конструкциите. В контекста на изложбената зала Landesgartenschau, плочите от естествени черупки са особено интересни, тъй като представляват една конструкция от отделни елементи.

Landesgartenschau

Скелетът на морски таралежи е такава модулна система направена от калциево-карбонатни ламели, които са свързани чрез микроскопични издатини, фиксиращи краищата на плочите, които наподобяват изкуствените стави на пръстите.

Компютърен дизайн и симулация

Разработването на сложната конструкция на изложбената зала от плочи е станало възможно благодарение на съвременен компютърен дизайн и симулационни методи. Те позволяват генериране, симулация и оптимизация на биометрични конструктивни принципи в областта на архитектурата.

Landesgartenschau

Инструментариумът на компютърния дизайн, разработен в рамките на този изследователски проект предлага възможността да се включат конкретни характеристики и производствени параметри в процеса на проектиране. Вместо да чертае ръчно всяка плоча, пространственото оформление на плочата е заложено в симулационен и оптимизационен процес за автоматизирано намиране на подходящата форма, като са включени параметрите и ограниченията на роботизираното производство.

Роботизирано производство

Акцентира се основно на тясно свързана цифрова верига от геометрично генериране, структурен анализ и цифрово производство. Това включва роботизираното производство на всичките 243 геометрично диференцирани плочи от буков шперплат за основната структура, както и предварителното цифрово задаване за производство на топлоизолация, хидроизолация и облицовка.

Landesgartenschau

Едно от най-важните предизвикателства и иновации е роботизираното производството на 7600 индивидуални сглобки, наподобяващи стави на пръсти, които чрез своите заключващи връзка, са основна причина за структурната стабилност на сградата.

Съвременни проучвания

В сравнение с конвенционалните методи, развитата съвременна производствена техника дава възможност за постигането на много по-висока точност. Така се осигурява качество на всички индивидуално изработени плочи. Освен това, готовата сграда многократно ще бъде сканирана триизмерно за анализ на дългосрочното поведение на конструкцията. Отклонението на плочите от шперплат в равнината, което е мярка за точност на изработката, е само 0,86 мм. В сравнение с допуска при конвенционалното строителство с дървен материал, това е изключително ниска стойност – особено като се има предвид, че структурата от черупки е и завършена интериорна повърхност в същото време.

Иновативни дървени конструкции

Изложбената зала Landesgartenschau е първата сграда, чиято основна структура се състои от предварително произведени плочи от буков шперплат.

Landesgartenschau

Подобно на функционалната интеграция в много биологични системи, системата от плочи образува структура и обвивка на сградата едновременно. Структурните натоварвания, които се случват около ръбовете на плочата се прехвърлят ефикасно върху индивидуални сглобки, наподобяващи стави на пръсти.

Landesgartenschau

Сградата e с площ 125 м² и обем 605 m³. Тънката носеща конструкция изисква само 12 m³ буков шперплат. Освен това, почти всички остатъци от дървото са използвани като паркет. Роботизираното производство на първичната структура и цифровото производство на сглобяемите елементи от всички други строителни слоеве, като например топлоизолация, хидроизолация и облицовка на сградата са създадени на място само за четири седмици.

Landesgartenschau

Разработването, производството и строителството на изложбената зала Landesgartenschau показва, че роботизираното производство в съюз с изчислителното проектиране, симулацията и методите на заснемане позволяват на архитекти, строителни инженери и производители на дървен материал да работят в синхрон, насочен към пестенето на материали и производствени дейности. Това не само води до ефективно използване на дървени конструкции, но също и до нова и по-изразителна архитектура.

Източник: icd.uni-stuttgart.de.

Може да харесате още...