Ξεχάστε τους εκσκαφείς, τους μπετονιέρες και τα παραδοσιακά συστήματα ξυλοτύπων.
Εάν οι ερευνητές στο ETH Zürich έχουν τον τρόπο τους, τα μελλοντικά εργοτάξια μπορεί να φαίνονται ριζικά διαφορετικά-με κινητά ρομπότ 3D-που εκτυπώνουν περίπλοκες δομές από πλέγμα από χάλυβα απευθείας στο εργοτάξιο.
Αυτή η αναδυόμενη τεχνολογία, γνωστή ως Mesh Mould, θα μπορούσε να επαναπροσδιορίσει τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται, κατασκευάζονται και κατασκευάζονται τα κτίρια.
Από τη συμβατική κατασκευή στην ψηφιακή κατασκευή
Η σημερινή κατασκευή από οπλισμένο σκυρόδεμα ακολουθεί μια γνωστή διαδικασία:
1. Συναρμολογούνται οι ράβδοι οπλισμού από χάλυβα
2. Το σκυρόδεμα χύνεται σε προσωρινό ξύλινο ξυλότυπο
3. Ο ξυλότυπος αφαιρείται μετά τη σκλήρυνση
Αν και είναι αποτελεσματική, αυτή η μέθοδος έχει σημαντικούς περιορισμούς:
- Οι ξυλότυποι συνήθως κατασκευάζονται- κατά παραγγελία και απορρίπτονται μετά από μία χρήση
- Τα σύνθετα σχήματα είναι ακριβά στην παραγωγή
- Τα οικοδομικά απόβλητα είναι σημαντικά
- Η ευελιξία σχεδιασμού είναι περιορισμένη
Ως αποτέλεσμα, τα περισσότερα κτίρια βασίζονται σε τυποποιημένες γεωμετρικές μορφές.
Mesh Mould: A Structural Skeleton Without Formwork
Το Mesh Mold εισάγει μια θεμελιωδώς διαφορετική προσέγγιση.
Αντί να χρησιμοποιούν τον παραδοσιακό ξυλότυπο, τα ρομπότ κατασκευάζουν ένα λεπτό σκελετό από πλέγμα από χάλυβα στρώμα-στρώμα.
Αυτό το χαλύβδινο πλέγμα λειτουργεί ως:
>τόσο οπλισμός όσο και δομικό καλούπι για σκυρόδεμα.
Μόλις ολοκληρωθεί, το σκυρόδεμα χύνεται μέσα και γύρω από τη δομή πλέγματος, σχηματίζοντας ένα στοιχείο που φέρει-το φορτίο σχεδόν οποιασδήποτε γεωμετρίας.
Η βασική ανακάλυψη είναι απλή:
>η ίδια η δομή αντικαθιστά την ανάγκη για προσωρινά καλούπια.
Γιατί ο χάλυβας είναι κρίσιμος για το σύστημα
Το Mesh Mold εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις μοναδικές ιδιότητες του χάλυβα:
- Υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό
- Δομική ευελιξία
- Συγκολλησιμότητα και ικανότητα ρομποτικής διαμόρφωσης
Αυτές οι ιδιότητες επιτρέπουν στον χάλυβα να είναι:
- που σχηματίζεται ακριβώς από ρομποτικά συστήματα
- αρκετά σταθερό ώστε να συγκρατεί το σκυρόδεμα υπό πίεση
- προσαρμόσιμο σε σύνθετες αρχιτεκτονικές γεωμετρίες
Στις αλυσίδες εφοδιασμού προηγμένων κατασκευών, οι-χάλυβες υψηλής απόδοσης-συμπεριλαμβανομένων των ενισχυμένων δομικών ποιοτήτων και των κραμάτων-ανθεκτικών στη διάβρωση-είναι απαραίτητοι για την ενεργοποίηση τέτοιων ψηφιακά κατασκευασμένων συστημάτων.
Οι προμηθευτές βιομηχανικών υλικών όπως η Jiangsu Cunrui Metal Products Co., Ltd. υποστηρίζουν σύγχρονους τομείς μηχανικής παρέχοντας μια σειρά από χάλυβα και κράματα υλικών που χρησιμοποιούνται σε περιβάλλοντα κατασκευών, υποδομών και δομικών κατασκευών όπου η αντοχή, η μορφοποίηση και η αξιοπιστία είναι ζωτικής σημασίας.
Εξάλειψη του ξυλότυπου: Μια σημαντική αλλαγή στη λογική της κατασκευής
Στις συμβατικές κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα, ο ξυλότυπος είναι ένα από τα στοιχεία με{0}}εντατικότερη χρήση πόρων.
Είναι:
- ακριβό στο σχεδιασμό για πολύπλοκα σχήματα
- εντατική εργασία-για τη συναρμολόγηση
- συνήθως απορρίπτεται μετά τη χρήση
Το Mesh Mold εξαλείφει εντελώς αυτό το βήμα.
Επειδή το χαλύβδινο πλέγμα είναι πυκνό και με ακρίβεια δομημένο:
- το σκυρόδεμα δεν διαρρέει
- δεν απαιτείται εξωτερικό καλούπι
- Το δομικό σχήμα ορίζεται ψηφιακά, όχι χειροκίνητα
Αυτό αλλάζει ριζικά την οικονομία του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού.
Οφέλη βιωσιμότητας της τεχνολογίας καλουπιών πλέγματος
Ένα από τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι η αποδοτικότητα του υλικού.
Αφαιρώντας τον ξυλότυπο και βελτιστοποιώντας την τοποθέτηση του οπλισμού, το Mesh Mold μπορεί:
- μείωση της κατανάλωσης ξυλείας
- ελαχιστοποιήστε τα κατασκευαστικά απόβλητα
- χαμηλότερη συνολική χρήση υλικών
- βελτίωση της αποδοτικότητας του σχεδιασμού
Επιπλέον, η ψηφιακή κατασκευή επιτρέπει στους μηχανικούς να τοποθετούν υλικό μόνο όπου απαιτείται δομικά, μειώνοντας την περιττή μάζα.
Αυτό καθιστά το σύστημα ιδιαίτερα ελκυστικό για βιώσιμες κατασκευαστικές στρατηγικές.
Διεπιστημονική Μηχανική Καινοτομία
Η ανάπτυξη του Mesh Mold δεν καθοδηγείται από έναν μόνο κλάδο.
Συνδυάζει τεχνογνωσία από:
- αρχιτεκτονική
- ρομποτική
- δομική μηχανική
- επιστήμη των υλικών
Ερευνητές στο ETH Zürich, συμπεριλαμβανομένων των ομάδων με επικεφαλής την Gramazio Kohler Research, έχουν δείξει ότι η ρομποτική κατασκευή μπορεί να επιτύχει δομική ακρίβεια που είναι δύσκολο να αναπαραχθεί με το χέρι.
Αναγνώριση και πραγματικές-Παγκόσμιες δοκιμές
Το έργο έχει ήδη λάβει σημαντική αναγνώριση, συμπεριλαμβανομένου του Ελβετικού Βραβείου Τεχνολογίας στην κατηγορία «Εφευρέτες».
Πέρα από την εργαστηριακή έρευνα, το Mesh Mold δοκιμάζεται σε πραγματικές συνθήκες-στο πειραματικό κτίριο NEST στην Ελβετία.
Το NEST λειτουργεί ως μια ζωντανή ερευνητική δομή όπου οι νέες κατασκευαστικές τεχνολογίες ενσωματώνονται σε αρθρωτά τμήματα κτιρίων.
Εδώ, το Mesh Mold εφαρμόζεται σε:
>φέροντα-συστήματα τοίχων από σκυρόδεμα.
Αν και είναι ακόμα πειραματικό, αυτό αντιπροσωπεύει ένα κρίσιμο βήμα προς την πρακτική υιοθέτηση.
Γιατί αυτό έχει σημασία για το μέλλον της αρχιτεκτονικής
Η κατασκευαστική καινοτομία συχνά προχωρά με αργά, σταδιακά βήματα.
Ωστόσο, ιστορικά, ανακαλύψεις όπως:
- η ρωμαϊκή αψίδα
- ουρανοξύστες από χάλυβα-πλαίσιο
- συστήματα ανελκυστήρων
έχουν αναδιαμορφώσει θεμελιωδώς την αστική ανάπτυξη.
Το Mesh Mold ανήκει σε αυτή την κατηγορία δομικής καινοτομίας.
Εάν αναπτυχθεί πλήρως, θα μπορούσε να ενεργοποιήσει:
- άκρως προσαρμοσμένες αρχιτεκτονικές μορφές
- μειωμένα απόβλητα υλικών
- αυτοματοποιημένες ροές εργασιών κατασκευής
- πιο βιώσιμες αστικές υποδομές
Ουσιαστικά, μετατοπίζει την κατασκευή από τη χειροκίνητη συναρμολόγηση στην ψηφιακά καθοδηγούμενη δομική κατασκευή.
Τελικές Σκέψεις
Το Mesh Mold αντιπροσωπεύει κάτι περισσότερο από μια νέα τεχνική κατασκευής-αντιπροσωπεύει μια αλλαγή στον τρόπο σύλληψης των κτιρίων.
Αντί να αναγκάσουν το σχεδιασμό σε τυποποιημένα καλούπια, οι αρχιτέκτονες μπορεί σύντομα να σχεδιάσουν κατασκευές που είναι:
>κατασκευάζονται απευθείας στην τελική τους μορφή χρησιμοποιώντας ρομποτικά συστήματα χαλύβδινων δικτυωμάτων.
Εάν πετύχει, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να επαναπροσδιορίσει τη σχέση μεταξύ του χάλυβα, του σκυροδέματος και της ίδιας της αρχιτεκτονικής-ανοίγοντας ένα νέο κεφάλαιο στη βιώσιμη, ψηφιακά καθοδηγούμενη κατασκευή.
Σχετικά με την Υποστήριξη Βιομηχανικού Υλικού
Τα προηγμένα συστήματα κατασκευής όπως το Mesh Mold βασίζονται σε υλικά από χάλυβα-υψηλής απόδοσης με ακριβείς μηχανικές ιδιότητες και δομική αξιοπιστία.
Εταιρείες όπως η Jiangsu Cunrui Metal Products Co., Ltd. συμβάλλουν στο ευρύτερο μηχανολογικό οικοσύστημα προμηθεύοντας υλικά βιομηχανικής-ποιότητας χάλυβα και κράματος που χρησιμοποιούνται ευρέως σε υποδομές, κατασκευές και προηγμένες εφαρμογές κατασκευής όπου η αντοχή, η ανθεκτικότητα και η προσαρμοστικότητα είναι απαραίτητες.
