案例研究:抽象建筑立面与机器人制造

抽象形状是制造的一大挑战。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?

一个研究小组利用RoboDK和Grasshopper找到了一种巧妙的方法。

在建筑世界中，易于制造的形状传统上是由规则的直线组成的。这就是为什么建筑倾向于光滑、垂直的立面，建筑之间几乎没有变化。

但是，时代在变。

最近，建筑师们发现了更多巧妙的方法来打破传统建筑方法的限制。我们现在越来越熟悉那些形状奇特、外观有趣、千姿百态的建筑。

建筑的立面(它的正面外观)是创造这些有趣形状的关键。但是，以一种快速且具有成本效益的方式制造复杂的外墙可能很困难。

这正是一个研究团队用RoboDK解决的问题。

介绍…建筑围护结构研究小组

的建筑围护结构研究小组(BERG)总部位于德国Köthen的安哈尔特应用科学大学。

BERG的主要重点是通过新的和创新的制造方法来扩大“建筑围护结构的范围”，关注材料，施工技术，技术和能源。他们目前的研究项目包括创建自给自足的通风系统的方法，以及可弯曲声学面板的开发。

该组织联系我们是因为他们正在使用RoboDK进行他们的一个研究项目。

这个项目使用了一种有趣的机器人制造方法来为抽象的混凝土立面创建形式。

为什么抽象立面很难制作

许多不同的材料可以用来创建建筑立面。常见的选择包括木材，金属，石头和砖石。然而，最通用的选择之一是混凝土。

混凝土比其他材料有优势，因为它便宜，耐磨，适应性极强。当它以液体的形式开始时，你可以创造出几乎任何你能想象到的形状，只要你有一个方法来保持湿混凝土凝固时的形状。

因此，挑战来自于保持混凝土立面面板形状的形式的创造。如果你想用混凝土创造出有趣的抽象形状，你需要创造出同样有趣的抽象形式，能够支撑湿混凝土。

创建此类表单的常用选项包括

• 用木头、橡胶或金属制作模具。
• 使用带有执行器和膜的柔性工作台来改变其形状。
• 使用数控机床磨出泡沫或塑料的形式。

这些都是不错的选择，但它们可能很昂贵，需要很长时间才能创建。例如，灵活的桌子可以快速重新配置成新的形状，但前期机器成本非常高。CNC铣削泡沫需要5-10小时来创建，并且在需要重新制作之前只能重复使用5-10次。

为什么要使用抽象立面?

你可能想知道为什么我们要为建筑创造抽象的立面。

当然，主要原因是美观——它们看起来不错。然而，现代立面并不完全是美学。立面的设计也可以提高建筑物的可持续性．

外墙也是测试新制造技术的好地方，正如BERG团队在他们的项目中所展示的那样。

项目:为纤维增强混凝土创造抽象形式

该团队决定使用机器人制造为混凝土制作泡沫塑料模具，并用玻璃纤维进行加固。

机器人使用热丝切割聚苯乙烯泡沫块，并通过RoboDK编程。

为了处理抽象形状，他们选择了CAD软件包Rhino，因为它具有参数化建模功能。参数化建模使设计师能够轻松地创建以前难以想象的结构，因此建筑师经常使用它。我们在之前的文章中讨论了将Rhino与RoboDK一起使用的好处你可以用Rhino和RoboDK做6件神奇的事情．

他们首先在Rhino(及其算法建模器Grasshopper)中设计CAD模型，然后使用RoboDK Rhino插件将这些设计直接发送给他们的机器人。

由于BERG的团队主要关注材料性能，因此该研究项目的主要部分是测试以这种方式形成的混凝土的结构性能。

一个重要的特性是表面光洁度。他们发现，他们可以通过改变机器人移动的速度来改变表面抛光的细节。速度越慢，表面越光滑。

机器人设置

该团队使用的机器人硬件如下:

• 机器人:库卡KR 16-2六轴工业机器人。世界杯2022美洲预选赛直播
• 终端执行器:一种装有热丝的金属装置，用来切割泡沫塑料。
• 表:聚苯乙烯泡沫块被固定在一个桌子上，确保它在切割过程中不会移动。
• 编程设置:Rhino和Grasshopper的CAD设计和结构(有限元分析)分析，通过插件附加到RoboDK。

外墙使用机器人制造聚苯乙烯泡沫塑料的好处

与更标准的混凝土立面制作方法相比，该团队发现他们的方法有几个好处。

这些包括:

1. 〇更便宜这种方法的前期成本比其他形式的生产方法要低。例如，数控铣削成型的成本高达每平方米400欧元。采用这种方法，成本仅为每平方米30欧元。
2. 这样更快——创建表单的时间仅为1小时。与其他类型的制造形式，将需要2-10小时之间创建。唯一更快的选择是使用昂贵的灵活表。
3. 它是灵活的——与其他选择不同，这种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。

有关该项目的更多信息，请看看他们的研究论文．

你能想到哪些机器人制造的建筑项目?请在下面的评论中告诉我们，或者加入我们的讨论LinkedIn，推特，Facebook,Instagram,或在RoboDK论坛．