KUKA 機(jī)器人展現(xiàn)了機(jī)器人製造在建築行業(yè)的可觀前景

在斯圖加特大學(xué)的一個(gè)專案中，兩臺(tái) KUKA 機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了精確高效地粘接和銑削木板，該專案證明了工業(yè)機(jī)器人還可以透過(guò)其優(yōu)勢(shì)參與木材建築行業(yè)，該行業(yè)以前很少依賴於自動(dòng)化過(guò)程。

研究專案：在木結(jié)構(gòu)建築中應(yīng)用機(jī)器人製造

斯圖加特大學(xué)電腦設(shè)計(jì)與建築學(xué)院（ICD）成立於 2008 年，一直致力於電腦輔助設(shè)計(jì)和建築工藝的開發(fā)。在建築行業(yè)中應(yīng)用機(jī)器人製造是該學(xué)院的研究重點(diǎn)之一。針對(duì) 2019 年舉辦的德國(guó)聯(lián)邦園藝博覽會(huì)，ICD 開發(fā)了一座採(cǎi)用輕質(zhì)木結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新型展館，其建造只能在機(jī)器人的幫助下實(shí)現(xiàn)。所需設(shè)備的規(guī)劃由 BEC GmbH 負(fù)責(zé)。該設(shè)備製造商則依賴于可靠的 KUKA 機(jī)器人：工程中使用了一臺(tái)雙軸定位器 DKP-400 和兩臺(tái) KR 500 FORTEC 型 KUKA 機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人精確地粘接和銑削木鑲板。

2019 海爾布隆德國(guó)聯(lián)邦園藝博覽會(huì)

每?jī)赡暌淮危聡?guó)聯(lián)邦園藝博覽會(huì)（BUGA）將選址德國(guó)的一座城市舉行。最初，它只是一個(gè)純粹的園藝展覽，但隨著時(shí)間的推移，展會(huì)內(nèi)容早已超越於此：現(xiàn)在它是城市規(guī)劃和建築行業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。今年的德國(guó)聯(lián)邦園藝博覽會(huì)落戶海爾布隆，除了珍奇樹木和絢麗的鮮花，一座新穎的木制展館同樣吸引著參觀者的目光。也許是因?yàn)槠淠举|(zhì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)靈感來(lái)源於自然，它與博覽會(huì)的整個(gè)展區(qū)相得益彰，毫無(wú)突兀之感。

美麗景觀：2019 德國(guó)聯(lián)邦園藝博覽會(huì)的木制展館

靈感源自大自然的結(jié)構(gòu)：機(jī)器人完成木板的粘接

「仿生研究領(lǐng)域是我們的工作重點(diǎn)之一。」ICD 負(fù)責(zé)人 Achim Menges 教授解釋道。「自然界中的形式、材料和結(jié)構(gòu)通常比普通的建築方式具有更高的材料效率和功能性。」園藝博覽會(huì)的這座展館模仿了海膽的外殼，其由單獨(dú)生長(zhǎng)的骨板構(gòu)成。因此，組成木制展館的 376 塊元件都是獨(dú)一無(wú)二的單件。這些元件包括由層壓板構(gòu)成的木板和木梁，由機(jī)器人粘合在一起。內(nèi)部的五角、六角或七角鑲板 16 公分厚，是空心的。完成的展館橫跨 30 米，其內(nèi)部沒(méi)有任何支撐物。「這種輕量化結(jié)構(gòu)至今在全球範(fàn)圍內(nèi)是獨(dú)一無(wú)二的。如果沒(méi)有採(cǎi)用機(jī)器人製造技術(shù)，製造如此高度差異化的部件是一件不可能的任務(wù)。」ICD 的研究助理和博士生 Hans Jakob Wagner 說(shuō)道。

過(guò)程全自動(dòng)：KUKA 工業(yè)機(jī)器人對(duì)木鑲板進(jìn)行精確的銑削

機(jī)器人製造工作由兩臺(tái) KR 500 FORTEC 型 KUKA 機(jī)器人承擔(dān)。機(jī)器人 1 將底板定位在雙軸定位器 KUKA DKP-400 上。機(jī)器人 2 將粘合劑塗抹在木板上，然後機(jī)器人 1 在其上粘貼結(jié)構(gòu)梁。機(jī)器人 2 用木釘釘住木梁。工業(yè)機(jī)器人重複這些步驟，直到所有木梁都被膠合和釘牢。然後，機(jī)器人 1 將另一個(gè)木板粘貼在由機(jī)器人 2 塗抹在木梁上的粘合劑上。此蓋板同樣也另外使用木釘進(jìn)行固定。粘合劑凝固後，機(jī)器人馬上將木鑲板重新定位在 DKP-400 上。機(jī)器人 2 精確地銑削角部輪廓和榫卯連接。然後機(jī)器人 1 將完成的鑲板放入倉(cāng)庫(kù)中。

2019 海爾布隆德國(guó)聯(lián)邦園藝博覽會(huì)的木制展館。

精度和效率 – 機(jī)器人製造在建築行業(yè)中的優(yōu)勢(shì)

「機(jī)器人能夠精確高效地粘合木板。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)檎澈蟿﹥H在有限的時(shí)間內(nèi)是液體。」BEC GmbH 總經(jīng)理 Matthias Buck 解釋道。此外，在作業(yè)中還必須遵守?cái)?shù)量和均勻性等特殊條件。同時(shí)考慮到單個(gè)元件的重量 – 鑲板的重量高達(dá) 200 公斤，機(jī)器人可以輕鬆完成工作。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：在銑削作業(yè)中，機(jī)器人製造的尺寸公差小於 0.3 mm。此外，Matthias Buck 也高度讚揚(yáng)了 KUKA 機(jī)器人的適應(yīng)性：「我們甚至可以在製造過(guò)程中改變各個(gè)元件的設(shè)計(jì)圖。」這為建築業(yè)和木材建築領(lǐng)域帶來(lái)了創(chuàng)新的可能性：儘管構(gòu)件數(shù)量不斷增加，機(jī)器人系統(tǒng)仍能提供價(jià)格合理的解決方案。