Ahol az építészet találkozik a robotikával

195
A DFAB HOUSE fa szerkezeti elemeinek összeszerelése az NCCR Digitális Gyár robotikai laboratóriumában, Zürichben. Fotó: © Roman Keller

Svájc világvezető az építészet digitális technológiáinak fejlesztésében. A Zürichi Nemzeti Kutatási Kompetencia Központ laboratóriumában Dr. Russell Loveridge ügyvezető igazgató mutatta meg a BAU MAG munkatársának, hogy min dolgoznak jelenleg.

A digitalizálódás az építőipari szektorban nagyon lassan – most már mintegy harminc éve – zajlik. Ugyanakkor a kezdeti kísérletezgetés után az elmúlt években a folyamat felgyorsult. Tíz évvel ezelőtt a parametrikus tervezés már minden tervezői kurzus részét képezte. A formákat már nem kézzel rajzolták, ahogyan korábban, hanem számítógépeken készültek. A legelső szemeszterben megtanulták a Rhino használatát, megmutatták hogyan kell szkriptet létrehozni, hogyan használják a plug-in-eket és hogyan kell újratervezni.  Ennek mozgatórugója az a vágy volt, hogy folyamatosan új formákat hozzanak létre az 1960-as és 70-es évek osztrák avantgárdját követve.

A hainburgi Martin Luther templom szabad formájú tetője.

De amint az ilyen módon megalkotott tervek építésére került a sor, a dolgok hamarosan trükkösek lettek. Például a Coop Himmelb(l)au által tervezett hainburgi Martin Luther templom szabad formájú tetőjét – ívelt acéllemezek egy acélkereten – egy német hajógyárban kellett elkészíteni, a szükséges fémfeldolgozási és gyártási szakértelem miatt. Ekkor még egyetlen európai építőipari vállalkozásnak sem volt ilyen know-how a birtokában.

Az NCCR úttörőnek számít

Azóta már sok minden történt a digitalizáció terén. Svájc mára már úttörőnek számít ezen a területen, különösen a NCCR (National Centre of Competence in Research) Digitális Gyártás, melyet 2014-ben indítottak el öt egyetem, az Empa (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology) és több ipari partner részvételével.

Jó tudni
A Nemzeti Kutatási Kompetencia Központok (NCCR-k) interdiszciplináris kutatási hálózatok, amelyeket a Svájci Nemzeti Tudományos Alapítvány finanszíroz. Elősegítik a kutatást a svájci tudomány, a svájci gazdaság és a svájci társadalom jövője szempontjából stratégiai jelentőségű területeken. Az NCCR Digitális Gyártás-t a zürichi ETH-ben indították el.Egyéb partnerintézmények az EPF Lausanne, a Hochschule für Technik Rapperswil, a Luzerni Ipartudományi és Művészeti Egyetem, a Bern-i Alkalmazott Tudományok Egyeteme és az Empa (Svájci Szövetségi Anyagtudományi és Technológiai Laboratóriumok).

A cél az építészet forradalmasítása a digitális technológiáknak az építési folyamatba történő zökkenőmentes integrálása révén. A digitális gyártás lehetőségeinek teljes kiaknázása érdekében az NCCR Digitális Gyártás keretén belül hat különböző tudományág működik együtt: építészet, mérnöki munka, robotika, vezérléstechnika, anyag- és számítógépes tudományok.

Az hogy miért pont Svájc olyan fejlett e téren először kissé meglepő lehet, figyelembe véve, hogy a svájci építészet inkább az egyszerű, de erőteljes geometria, az érzékeny anyagfelhasználás és a tartós kivitelezés miatt ismert. A szabad formák a közelmúltig (Ausztriával ellentétben) itt nem voltak nagyon népszerűek. Svájcban azonban erős az a politikai akarat, amely az építőipar digitalizációját nagyban támogatja, ennek érdekében rendelkezésre állnak a szükséges pénzügyi eszközök.

A zürichi Arch_Tec_Lab-ban, az NCCR Digitális Gyártás kutatólaboratóriumában Russell Loveridge beszélt munkájáról. Az az épület, amelyben a laboratórium található, demonstrálja a svájci kutatás és építőipar képességeit és innovatív erejét. 2016 óta több mint 60, különböző tudományágakat képviselő szakember dolgozik itt. Az épületet paramterikusan tervezték. Az épület lenyűgöző fa tetője 50 000 egyedi elembõl áll, amelyeket robotok szögeztek össze az Erne Holzbau gyárban, az NCCR Digitális Gyártás egyik ipari partnerénél. A csatlakozási pontok annyira összetettek, hogy csak egy parametrikus modell és a precíz, robotizált gyártás kombinálásával lehetett megtervezni és felépíteni.

Előregyártás robotokkal

Az Arch_Tec_Lab középpontja a robotikai laboratórium. A csarnok elég teret biztosít prototípusok és kisebb épületek 1:1-ben történő megépítéséhez. A darupályára rögzített robotok mellett van egy mozgatható egység, amely építkezéseken is bevethető. Itt tesztelik a robotizált gyártási technikákat, valamint a kutatók új anyagokkal kísérletezhetnek.

Ennek a munkának a legújabb eredménye egy pavilon a Basler & Hofmann cég székhelyén, Esslingenben, Zürich kantonban. A fakeretet parametrikusan tervezte meg a Gramazio Kohler Research, az ETH Zürich (Eidgenössische Technische Hochschule) Építészmérnöki és Digitális Gyártás Tanszékén. Az Erne Holzbau cég építette meg, és a robotok fűrészelték, fúrták és szerelték össze a faelemeket.

Az Arch_Tec_Lab mennyezetét parametrikusan tervezték meg 2016-ban, és robot gyártotta. Fotó: © Andrea Diglas

A teljes konstrukció egy elegáns betonoszlopon nyugszik, amelyet az NCCR Digitális Gyártás tervezett. Egy 3D modell alapján 1,5 mm vastag zsaluzatot nyomtattak a betonoszlop elkészítéséhez. A hagyományos friss beton nyomása alatt ez azonnal szétcsúszott volna, emiatt az ETHZ Építőanyagfizikai és -kémiai Tanszékével együtt kidolgoztak egy új, különlegesen gyors kötési tulajdonságokkal rendelkező betont. A zsaluzat a felhasználás után leolvasztható és az anyag újra felhasználható.

Robotok az építés helyszínén

Az építkezések helyszíne többnyire nem a legideálisabb helyszín a robotok alkalmazására. Gyakran hideg és párás, és néha nehéz biztosítani a robotok áramellátását. A robotok számára további problémát jelent a térbeli orientáció, mivel az építkezés általában egy dinamikus környezet, és a gyári vagy laboratóriumi környezettel ellentétben nincs referenciapont. Loveridge úgy véli, hogy még évek kellenek ahhoz, hogy építőrobotok bevethetők legyenek az építkezéseken. Sikeres teszteket azonban már végeztek: Például egy robot a vasalást szerelte a kísérleti lakóegység, a DFAB HOUSE sokszorosan ívelt falán a Zürich melletti Dübendorfban. A DFAB HOUSE egy modul a NEST kutatóépületén, mely gyártási technikák és építőanyagok tesztelésére szolgál. A kutatás és az ipar képviselői közel s távolról érkeznek, hogy megvizsgálják ezt a létesítményt. Most tesztelési céllal hallgatók is beköltöztek.

 

Kína folyamatos térnyerése

Napjainkban Kína válik világvezetővé a digitalizálás terén. 2017-ben a témával kapcsolatos kiadványok többsége Kínából származott. De már 2016-ban egy amerikai kormányjelentés figyelmeztetett, hogy a kínai kutatók mélyrehatóbban foglalkoznak a témával, mint az amerikaiak. „Azt hiszem, még mindig van néhány év előnyünk” – mondta Loveridge, majd hozzátette: „De ez az előny egyre kisebb. Stuttgartban jelenleg egy nagy kutatóközpont épül, melynél tanácsadóként veszünk részt. A kínaiak gyorsan felzárkóznak. Óriási tartalékokkal rendelkeznek a finanszírozás és a munkaerő terén. „Svájcban és Európában a jövőben is keményen kell dolgoznunk, hogy megőrizzük vezető szerepünket az építészet digitális technológiáinak fejlesztésében.

 

Forrás: https://bau-muenchen.com/en/bau-mag/magazine/reportings/where-architecture-meets-robotics/