Ρευστές μορφές

Εξερευνώντας τις εφαρμογές της ρομποτικής κατασκευής, το έργο «Fluid Forms» παρουσιάζει μια καινοτόμο μέθοδο κατασκευής ρομποτικών πρόσθετων που επιτρέπει την πιο αποτελεσματική εκτύπωση λεπτών κελυφών διπλής καμπύλης.

Η τεχνική καινοτομία βρίσκεται στην καρδιά των Fluid Forms. Ερευνητές στο Digital Building Technologies του ETH Zurich – μια ομάδα στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας στην Αρχιτεκτονική – αποκαλύπτουν μια νέα μέθοδο για τρισδιάστατη εκτύπωση κελυφών με τρισδιάστατη ποιότητα, χρησιμοποιώντας την ευέλικτη κίνηση των ρομποτικών βραχιόνων για την υλοποίηση μη επίπεδων μονοπατιών εκτύπωσης. Με ύψος 2 μέτρα (σχεδόν 7 πόδια), το Fluid Forms εξερευνά εφαρμογές στη ρομποτική κατασκευή. Το ελαφρύ κέλυφος που κατασκευάζεται παρουσιάζει μια καινοτόμο μέθοδο κατασκευής ρομποτικών πρόσθετων που επιτρέπει την τρισδιάστατη εκτύπωση διπλά καμπυλωμένων λεπτών κελυφών πιο αποτελεσματικά.

Πρωτοποριακή μέθοδος τρισδιάστατης εκτύπωσης

Ο σχεδιασμός των Fluid Forms είναι εμπνευσμένος από την ελάχιστη επιφάνεια Costa, η οποία ανήκει σε μια οικογένεια σχημάτων που ελαχιστοποιούν την περιοχή για ένα δεδομένο όριο, με αποτέλεσμα μια γεωμετρία με αξιόλογες δομικές ιδιότητες. Αυτό στη συνέχεια υλοποιείται με διαδρομές εκτύπωσης ευθυγραμμισμένες με τις κύριες κατευθύνσεις καμπυλότητάς του. Ως αποτέλεσμα, η διαδικασία κατασκευής έχει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με την επίπεδη εκτύπωση. Μειώνει την ανάγκη για θυσιαστική υποστήριξη και ενισχύει την ακρίβεια και την ποιότητα της επιφάνειας σε περιοχές υψηλής καμπυλότητας.

Ο προσανατολισμός της διαδρομής εκτύπωσης ελέγχεται μέσω μιας μεθόδου βελτιστοποίησης διανυσματικού πεδίου που έχει βελτιστοποιηθεί για τις συγκεκριμένες ανάγκες και περιορισμούς της μη επίπεδης τρισδιάστατης εκτύπωσης. Για να αυξηθεί η ακαμψία της δομής, εισάγονται κυματισμοί που είναι ορθογώνιοι προς την κατεύθυνση εκτύπωσης. Το πρωτότυπο συντάσσεται χρησιμοποιώντας μια μέθοδο ξηρής συναρμολόγησης που διευκολύνει την εύκολη αποσυναρμολόγηση για ανακύκλωση μετά τη διάρκεια ζωής του έργου. Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση ανοίγει νέους ορίζοντες για την κατασκευή ελαφριών κατασκευών μεγάλης κλίμακας στην αρχιτεκτονική με πρωτοφανή ακρίβεια και οικονομία υλικού.

Αποκάλυψη της υποκείμενης γεωμετρίας

Πέρα από τη βελτίωση της απόδοσης παραγωγής, οι διαδρομές εκτύπωσης διασαφηνίζουν μια εγγενή ιδιότητα της υποκείμενης γεωμετρίας, δείχνοντας ένα κρυφό στρώμα πληροφοριών και δημιουργώντας ένα νέο βασίλειο αόρατης αισθητικής που εξυμνεί την ευελιξία της ρομποτικής κατασκευής. Το σχήμα επιτρέπει εκπληκτική εμφάνιση ενώ περπατάτε, μερικές φορές παίρνοντας το ρόλο ενός αδιαφανούς ορίου και μερικές φορές μιας διαφανούς κουρτίνας. Με αυτό, δίνει μια άποψη για μια αρχιτεκτονική που θολώνει τα όρια μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού και είναι γεμάτη χρώματα και εκπλήξεις.

Ρευστές μορφές σε αριθμούς

• Δομή: 40 μέρη συγκρατούνται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας βίδες.
• Βάρος: 120 κιλά.
• Διαστάσεις: 200cm ύψος και 140cm πλάτος.
• Υλικό: ημιδιαφανές πλαστικό PETG αναμεμειγμένο με μπλε και ασημί χρώματα σε ποικίλες αναλογίες.
• Διάρκεια διαδικασίας εκτύπωσης 3D: περίπου 3 εβδομάδες, συνολικά 140 ώρες χρόνου εργασίας.

Aναδημοσίευση άρθρου της Ιωάννα Μητροπούλου 11.03.2024 στο ETH Zurich News. Link to original article >

Περαιτέρω πληροφορίες
Ομάδα: Ιωάννα Μητροπούλου, Benjamin Dillenburger

Σχετική Έρευνα: Μη επίπεδες μορφολογίες με στρώματα

Σχετικές Δημοσιεύσεις: Mitropoulou, I., Vaxman, A., Diamanti, O., & Dillenburger, B. (2024). Fabrication-aware strip-decomposable quadrilateral meshes. Computer-Aided Design, Elsevier, 168, 103666. external pagehttps://doi.org/10.1016/j.cad.2023.103666call_made

Σελίδα έργου: Digital Building Technologies, ETH Zurich