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TUhjnbcbe - 2023/10/27 17:57:00
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BIM技术已被证明可以显著提高设计师的生产力,控制成本,并减少现场浪费。同时还减少了人员间的沟通成本,提高了信息传达及管理的质量。

△Autovol

PeterKappesfromTheHouseofDesign

根据波士顿咨询集团(BostonConsultingGroup)关于工程和建筑领域数字工具的一份报告显示,到年,BIM的广泛应用可以为全球基础设施市场节约15%至25%的成本。

面对规模庞大且日趋复杂的木结构建筑,传统木结构的加工方式已无法满足市场。利用BIM技术,结合现代化的加工水平,现代木结构技术已迈入智能制造的行列。

△苏黎世联邦理工学院的机器人正在制造木结构

NCCRDigitalFabrication/RomanKeller

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对于木结构建筑来说,需要工程木材制造商、建筑顾问、建筑师和结构工程师甚至建筑的所有者的全员参与。

木材作为一种低碳的建筑材料,易于加工,受场地的环境影响小,可以在现场进行组装,具有精确的尺寸、配置和配件,与数字模型精确匹配,且便于运输。木材质量轻但强度高,加工成工程木制品,易于运输,高优势显著。

科研人员正在不断努力,利用机器智能与木结构建筑碰撞出新的可能。

空间木材组装(STA)

NCCRDigitalFabrication/RomanKeller

瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)的建筑和数字制造研究人员发明了一种新的组装方法,称为空间木材组装(STA,SpatialTimberAssemblies)。

据他们介绍,STA提供的建筑比传统的木制建筑更耐用、更坚固、更复杂。

从理论上讲,这将允许建筑师使用木材来建造他们想要的任何形状的建筑物,有些复杂的结构在之前都是无法想象的。

NCCRDigitalFabrication/RomanKeller

利用空间木材组装(STA)这一组装方法,人工智能和四个协作机器人设计并制作了一座22.5米高的木结构雕塑。取名为塞米拉米斯(Semiramis),这是下令建造了古代巴比伦空中花园女王的名字。

由于屋面根曲线木条的走向都不一样,如果采用人工的方式进行加工、拼装,会产生较大的误差。为此,在建造上,利用BIM技术对木构件进行电脑预拼装,参数化编程生成加工程序,确保每个构件的精确度。

“Semiramis一直是建筑研究的“灯塔项目”,ETH将和众人一起推进当前的关键研究课题,例如交互式建筑设计和数字制造。”苏黎世联邦理工学院的MatthiasKohler教授说。

NCCRDigitalFabrication/RomanKeller

在智能制造工厂,智能机器人根据指令对木料进行切割、打孔等操作,生产出精准的预制木构件。

四个机械臂协同工作进行加工,同时人工配合浇注树脂将它们粘合在一起。这将木结构加工过程的耗时缩短了近60%。

NCCRDigitalFabrication/RomanKeller

这是一项复杂的工作,每个吊舱由51到88个面板组成。精确的计算确保机械手臂在将吊舱放在一起时不会相互碰撞。

在设计过程中还使用了定制的自动化软件,可以调整运用计算机进行调整吊舱的形状。项目之所以得以实现,是因为使用了两处科技创新:

首先,研究人员构建了一个计算机辅助设计程序,该程序计算零件的精确形状、位置和角度,以创建具有非凡刚度和承载能力的几何结构。使用这个程序,设计师只需要聚焦于创建他想要的形状,STA将调整以实现结构。

NCCRDigitalFabrication/RomanKeller

其次,利用算法使机械臂在3D空间中精确定位零件。STA程序跟踪手臂的确切位置、它们携带的部件以及已经组装的部件。随着施工的推进,算法不断实时计算手臂的运动,直到每个部分都被精确地放置在空间中。

模块化建筑公司——Autovol

在实际操作层面,已有许多家模块化建筑公司开始将机器人智造运用到日常生产中,以提高产能效益。

以Autovol为例,这是一家位于爱达荷州南帕的模块化建筑公司,它采用综合系统方法来建造经济适用的多户住宅。

△Autovol

PeterKappesfromTheHouseofDesign

不同于传统的模块化生产,其墙板、地板和天花板是在工厂中生产并在现场组装的。Autovol的主要工艺被称为“自动体积模块化结构”,它配备了53台ABB六轴工业机器人,可完全自动化生产构成体积模块的墙壁、天花板和地板。同时,为它们配备所有设备、固定装置和MEP系统,以便运送到工作现场,并在那里将它们吊起并固定到位完成组装。

Autovol

Autovol已运行近两年,每周运行4次,10小时轮班,每周生产约14个模块,每年约生产个模块。该公司最终目标是每年生产个模块。

位于圣何塞的五层弗吉尼亚街工作室的建造成本为美元/平方英尺;架设个模块大约需要三周时间。Autovol估计标准建筑成本可节省美元/平方英尺或20%,与现场建造相比,可节省40%的时间。

机器人制造的木结构DAVIDCORREA

相信在未来现代木结构建筑将会是智能智造的一张新名片,除了高度不断在突破外,建造速度和质量也在不断提升。

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