De afgelopen jaren hebben we concepten en pilotprojecten gezien voor bouwplaatsrobotica. Peter Novikov , Enrico Dini , Wolf D. Prix en anderen hebben laten zien wat robotica op locatie al kan bereiken. Er zijn nog steeds hindernissen te nemen, maar door de convergentie van verschillende technologieën lijkt de geautomatiseerde bouwplaats haalbaar.
Bouwrobotica is geen modegril. In zijn keynote op de AEC Hackathon München in april 2017 liet professor Thomas Bock voorbeelden zien van bouwrobotica die begin jaren zeventig begon. De eerste bouwrobots werden in Japan ontworpen voor het vervaardigen van geprefabriceerde modulaire huizen. Al eind jaren zeventig werden plannen gemaakt om op grote schaal gebruik te maken van bouwrobots op locatie.
Er dreigt een tekort aan arbeidskrachten
"Het probleem met architectuur en constructie", zegt Petr Novikov, "is dat we digitaal ontwerpen en vervolgens handmatig construeren, en er gebeuren veel inefficiënties tussen hen." De andere grote reden voor de toegenomen belangstelling voor bouwrobotica is het tekort aan geschoolde arbeidskrachten. De Japanse federatie van aannemers in de bouw heeft bijvoorbeeld geschat dat er in het fiscale jaar 2025 1,28 miljoen minder bouwvakkers zullen zijn in vergelijking met het fiscale jaar 2014.
Robotica als productiviteitsoplossing
Er zijn twee basismanieren om robots in de bouw te gebruiken: in een fabriek of op de bouwplaats. Veel experts zeggen dat de enige haalbare manier om de bouwproductiviteit te verhogen, is door zoveel mogelijk te prefabriceren. Een andere strategie, hoewel veel moeilijker te implementeren, is om de bouw ter plaatse zoveel mogelijk te automatiseren.
Sommige bedrijven, zoals het Deense Odico , gebruiken een hybride oplossing. Odico gebruikte robotachtig hete-draadsnijden om bekistingen te maken van digitale modellen. De vormen worden geproduceerd in een productiefaciliteit en ter plaatse gebruikt voor het gieten van beton.
De uitdagingen van robotica op locatie
Robots zijn effectief en beheersbaar in gecontroleerde productieomgevingen, maar een typische bouwplaats is verre van dat. Robotica op locatie heeft te maken met een omgeving die met de dag of zelfs sneller verandert. Zoals professor Bock zei, traditionele industriële robots zijn nog steeds geldig in de prefabricage, maar voor de bouwplaats moet een robot anders worden ontworpen.
De ideeën en principes van de slimme fabrieken van Industry 4.0 kunnen worden toegepast op de bouw, maar de wereld ter plaatse is nog te chaotisch voor volledig autonome oplossingen.
Hieronder volgen enkele recente voorbeelden van bedrijven en projecten die robotica op locatie testen of hebben ontwikkeld. Ze hebben met veel uitdagingen te maken gehad, bijvoorbeeld:
- Robots ontwerpen die gemakkelijk kunnen worden verplaatst of gemonteerd
- Veilige omgevingen creëren voor robots en mensen om samen te werken en te communiceren
- Leveren van de benodigde constructiematerialen voor de robot
- Software ontwerpen waarmee de bewegingen van een robot eenvoudig en zelflerend kunnen worden geconfigureerd
- Gebruik van machine vision of sensoren bij veranderende omstandigheden in gebouwen of op het terrein
- Beheer van het gedrag van bouwmaterialen tijdens het bouwproces
Veel ontwikkelaars hebben laten zien dat robots en 3D-printen hand in hand gaan. In feite worden de voordelen van digitale fabricage gerealiseerd wanneer veel technologieën samenkomen. Robots, CNC, 3D-printen, drones, IoT, cloud computing, nieuwe materialen en kunstmatige intelligentie maken allemaal deel uit van de oplossing.
SAM100 van Construction Robotics
SAM100 (Semi-Automated Mason) is een robot voor het leggen van stenen, ontworpen en ontwikkeld door Construction Robotics . Volgens de fabrikant is SAM100 de eerste commercieel beschikbare metselrobot voor metselwerk op locatie.
De robot is ontworpen om samen te werken met de metselaar, waardoor de arbeidskosten met meer dan 50 procent worden verlaagd. SAM100 verhoogt de productiviteit van een metselaar met 3-5 keer, terwijl het heffen met 80 procent of meer wordt verminderd. De robot is beschikbaar om te huren, leasen of kopen. Het systeem maakt dagelijkse prestatierapporten die inzicht geven in productiviteit en taakvraagstukken.
De geautomatiseerde bouwvloten van Komatsu
Komatsu , 's werelds op een na grootste fabrikant van bouwmachines, ontwikkelt een dienst die Intelligent Machine Control (iMC) combineert met Skycatch- drones en 3D-laserscanners . Terrein- en bodemgegevens die door de drones worden verzameld, worden in de cloud verwerkt en gebruikt om autonome bulldozers en graafmachines te besturen. Menselijke operators zijn alleen aanwezig op de geautomatiseerde vacaturesites om indien nodig de besturing van een machine over te nemen.
Robotica op locatie
On Site Robotics is een samenwerkingsproject van twee Spaanse organisaties, IAAC en TECNALIA . Het project demonstreert het potentieel van additive manufacturing-technologie en robotica bij het creëren van duurzame, goedkope gebouwen.
Het grootschalige 3D-printsysteem omvat Cogiro , een kabelaangedreven robot met een geïntegreerde CNC-besturing. Het systeem integreert ook een extruder en een natuurlijk, biologisch afbreekbaar, recyclebaar en lokaal extrusiemateriaal op basis van klei. Bovendien maakt een aangepast script dat in de CAD-software is geïntegreerd, een gemakkelijke vertaling van complexe 3D-ontwerpen naar robottrajecten mogelijk.
Een interessante toevoeging aan On Site Robotics is het gebruik van autonome drones. Ze volgen de constructies op, bijvoorbeeld door informatie te verstrekken over de voortgang van het drogen van de constructies.
Experimentele projecten
Verschillende experimentele projecten hebben aangetoond dat robotconstructie vormen kan creëren en materialen kan gebruiken die niet haalbaar zijn voor gebruik in traditionele constructie. Een recent robotachtig geweven paviljoen van koolstofvezel dient als voorbeeld. Het is ontwikkeld door een team van de Universiteit van Stuttgart , onder leiding van professor Achim Menges . Het gebouw werd gebouwd op de binnenplaats van het V & A-museum in Londen als onderdeel van een seizoen van technische evenementen.
Het Elytra-filamentpaviljoen bestaat uit 40 unieke zeshoekige componenten die door robots zijn vervaardigd uit een combinatie van transparante glasvezel en zwarte koolstofvezel. Een on-site robot in een transparant membraan produceerde nieuwe elementen van het paviljoen tijdens de show die liep tot 6 november 2016.
Via: AEC