数字建造实验室是东南大学无锡校区在建筑领域的特色实验室。实验室聚焦生成设计和数控建造,强调整个设计生成过程的数字化,即“数字到数字”,配备了包括机械臂、激光切割机和3d打印等设备。
实验室旨在将数字技术与建筑行业实践相融合,利用信息技术、人工智能和虚拟现实等先进技术,开发和应用数字化工具和技术,以数字化的方式改进建筑设计和施工过程。
1、UR5e协作工业机器人
UR5e是一种轻量型、高度灵活且适应性强的协作工业机器人。它专为中型应用而设计,具有出色的灵活性,可以无缝集成到各种应用中。
UR5e协作工业机器人具有易于编程、部署灵活和高协作性和安全性的特点,适合应用于数字建造:
(1)易于编程特点使得数字建造过程更加高效和灵活。操作员可以利用UR5e的简单编程功能,通过设定机械臂的位置和动作,实现对建筑材料的精确放置和组装。这种快速设置和编程的能力使得数字建造不再需要耗费数周的时间,大大缩短了建筑项目的周期。
(2)在数字建造中,UR5e的部署灵活性也发挥了重要作用。由于轻巧和节省空间的设计,它可以轻松地适应不同的建筑环境和工作场所。这意味着在建筑现场中,UR5e可以快速重新部署到不同的任务和位置,实现多样化的建筑操作,从而提高生产效率和灵活性。
(3)协作性和安全性是数字建造中的关键因素。在数字建造过程中,UR5e协作机器人可以与人员共同工作,减少人力劳动的重复性和危险性工作,提高工作安全性和人机协作效率。
2、Dobot桌面级机械臂
Dobot桌面级机械臂拥有 ±0.02 mm 重复定位精度,5 级可调碰撞检测方案,通过智能交互面板一键拖动示教,快速集成检测、装配、螺丝锁附、分拣、上下料、打磨等多种应用方案,高效满足 3C、半导体、食品、五金、医疗行业转型升级需求。
机器人系统由CR机械臂、控制柜、急停开关、无线接收器和重载线组成。CR机械臂是主要的运动部件,通过六个旋转运动关节实现各种位置和姿态的变化;控制柜负责接收和解读指令,控制机械臂的运动和其他系统功能;急停开关用于紧急情况下立即停止机器人的运动以确保安全;无线接收器使操作终端能够通过无线连接方式控制机器人,提高操作便利性;重载线用于连接机械臂和控制柜,传输电力和信号;操作终端通常用于安装机器人控制软件和进行编程、监控和操作。
该机械臂是一款易于部署和使用的机器人产品,具有以下特点:快速部署,即插即用设计,简单接线方式,快速接入各种生态组件;多种编程方式,包括图形化、脚本、示教再现三种编程方式,支持手机、PAD、电脑、手持示教器操作;具备22项安全功能,通过认证,自带碰撞检测和可选配安全皮肤,保障安全性;柔性智能,集成视觉、力控和语音控制,可以模仿人手复杂动作;采用全参DH补偿技术和True Motion动力学算法,保证高精度和稳定性;开放生态,具备丰富的IO和通信接口,支持夹爪、视觉、力传感器等多种组件,兼容多个开发平台。
Dobot还提供8个行业工艺包,覆盖上下料、装配、拧螺丝、打磨等50多种工艺应用,服务于轻型工业应用、教育和个人创造等领域。它在装配、搬运、打磨、绘图等任务上表现出色。
3、“极光创新”A6型3D打印机
“极光创新”A6型3D打印机是一款功能齐全的教育级3D打印机,适用于教育机构,具有良好的打印性能、广泛的软件兼容性和耗材兼容性,为用户提供了便捷而高质量的打印体验。
该打印机配备了一块4.3英寸全彩触摸屏作为控制面板,操作直观方便。它还具有5点辅助调平功能,可以帮助用户更容易地调整打印平台的水平度。此外,支持断电续打和断料续打功能,即使在意外中断的情况下,也能保持打印进度。
该打印机的主要特点包含:
(1)成型平台尺寸:该打印机具有较大的成型平台尺寸,为320×220mm,提供了广阔的打印空间,使您能够打印较大尺寸的物体或批量打印多个小型模型。
(2)打印精度和层厚:A6型支持高精度打印,打印层厚范围为0.05-0.3mm,推荐使用0.1mm的层厚,这使得打印出的模型具有更高的细节和平滑度。
(3)打印喷头和喷嘴直径:该打印机采用单喷头设计,喷嘴直径为0.4mm,提供了适中的喷嘴尺寸,适用于大多数常见的打印任务。
(4)打印速度和软件支持:A6型的打印速度范围为10-120mm/s,推荐的打印速度为30-50mm/s,可根据需求进行调整。它支持常见的打印软件Cura和JGcreat(64位),并且能够处理多种打印数据格式,包括STL、OBJ和G-Code。
(5)耗材兼容性:该打印机兼容多种打印材料,包括PLA、ABS和TPU等常见耗材。耗材直径为1.75mm,这是一种常见的标准尺寸。
在数字建造方面,该打印机具备较大的成型平台尺寸(320×220mm),能够容纳打印较大尺寸的建筑模型;支持高精度打印,推荐层厚为0.1mm,可以打印出具有细节和平滑曲线的建筑模型;兼容多种打印材料,如PLA、ABS和TPU,可以制作建筑模型的不同部分;配备常见的打印软件Cura和JGcreat,提供建模和切片功能,实现建筑模型的准备和优化。
4、“创想三维”小型3D打印机
Ender-3 V2是一款经典型一体式3D打印机,它具有多重优化设计和静音打印功能。该打印机的打印尺寸为220220250mm,机身尺寸为475470620mm。喷嘴温度可达260℃,配备12864旋钮屏作为操作界面。打印方式支持Type-C USB和TF卡。打印速度可达100mm/s。
Ender-3 V2支持使用PLA、PETG和TPU等多种耗材进行打印。它采用一体式机身结构,支持断电续打功能,并配备全新的UI显示屏。
Ender-3 V2的品质媲美工业级,外观经典稳固,一体式结构设计使其易于使用且高精度。它还具有人性化设计和全新的UI界面。尺寸适中,价格实惠,非常适合建筑模型器件规模化生产。
5、“Eazao”陶泥3D打印机
Cerambot Eazao是中国陶瓷3D打印公司Cerambot推出的新产品,采用陶瓷打印材料,包括粘土和瓷。与传统的塑料FDM材料相比,陶瓷更加环保。它适用于日常使用,具有耐用性、食品安全性、耐热性、机械强度和可持续性。
使用Cerambot Eazao打印陶瓷制品,用户可以将未使用完的材料溶解在水中,以便重复使用,从而降低成本并减少浪费。此外,Eazao还可以使用特别设计的彩色釉料打印产品。这些产品可以放入家用微波炉中进行上釉,平均完成时间约为35分钟,同时减少了使用窑炉所需的成本。
Cerambot Eazao的打印速度比上一代更快,最大打印速度可达40mm/s。使用Eazao可以更快地完成工作,并继续进行下一个设计。
Eazao采用了笛卡尔结构,具有比上一代Delta系统更高刚性的轴。这使得打印头能够通过导轨系统更加精确地定位。整个结构具有良好的稳定性,可以使作品具有更好的细节和纹理。
6、激光雕刻机
激光雕刻机是利用激光束进行材料刻划和雕刻的设备,通过控制激光束的位置和强度来实现对材料表面的加工。激光雕刻机在数字建造方面可以实现高精度、高效率的材料刻划和雕刻,为个性化定制、艺术创作、模型制作等提供了便利和创造性的可能性。
在数字建造实验室中,将机器人与其他数字化工具、软件平台、传感器和模拟环境等相结合,可以推动建筑设计和施工的数字化转型,实现更高效、精确和可持续的建筑过程。
后附数字建造实验室相关图片和信息。
(1)实验室外环境,无锡校区两江院
(2)生成设计与数控建造作品,东南大学建筑学院,《矾灵》
(2)本文部分信息引用自https://arch.seu.edu.cn/2022/1204/c9122a430450/page.htm和https://arch.seu.edu.cn/2022/0602/c9118a410612/page.htm