Die Herstellung architektonischer Oberflächenverkleidungen erfordert häufig die Fertigung von Paneelformen. Bei Verwendung traditioneller Methoden wie dem CNC-Fräsen kann dieser Prozess kostspielig und materialintensiv sein. In dieser Forschungsarbeit stellen wir eine neuartige Lösung zur effizienten Herstellung von Architekturpaneelen vor. Im Mittelpunkt unserer Methode steht eine Maschine, die eine entleerbare Membran als flexible Form nutzt. Durch Anpassung des Entleerungsgrads und der Positionen der Randelemente kann die Membran in verschiedene Formen umgestaltet werden. Dies ermöglicht eine Massenanpassung mit deutlich geringeren Gemeinkosten. Wir entwickeln einen Algorithmus, der synchron mit der Maschine arbeitet und die Platzierung der anpassbaren Randelemente so optimiert, dass die gefertigte Platte der Geometrie einer bestimmten Eingabeform entspricht. (1) Unter Verwendung einer quadratischen Weingarten-Oberfläche, die sich aus einer natürlichen Annahme über die Spannung der Membran ergibt, können wir die anfängliche Platzierung des Begrenzungselements aus der Geometrie der Eingabeform approximieren. (2) Wir lösen das inverse Problem mit einem Simulator-in-the-Loop-Optimierer, indem wir mithilfe einer Sensitivitätsanalyse die optimale Platzierung der Begrenzungskurven ermitteln. Wir validieren unseren Ansatz durch die Herstellung von Basisplatten und einer Fassade mit einer Vielzahl von Krümmungsprofilen und liefern eine detaillierte numerische Analyse der Simulation und Herstellung. Diese zeigt erhebliche Vorteile in Bezug auf Kosten und Flexibilität auf.
in Zusammenarbeit mit
KAUST, Saudi Arabia
University of Toronto, Canada
ISTI-CNR, Italy