Métodos e desafios para a integração de sistemas de fabricação robótica na arquitetura e construção

Abstract

Considerando a disseminação de novas tecnologias de fabrico Robótico aplicadas à Arquitetura e Construção, vive-se hoje uma mudança de paradigma no processo da conceção e construção do projeto, permitindo aproximar as tradicionalmente autónomas fases de projeto e construção. Atendendo aos desafios atuais da Arquitetura e Construção, no que diz respeito à sustentabilidade e à digitalização, vivem-se hoje momentos de transição, onde a aposta em novos métodos de desenho e processos de fabrico começam a ser percetíveis em vários contextos. Os métodos de desenho e fabrico digital que começaram a ser implementados na década de 1990 têm sofrido constantes evoluções, primeiro com os softwares de CAD, com a sua articulação com processos de trabalho CAM, para processos de manufatura produzido através de máquinas CNC, permitindo assim introduzir uma revolução nos processos de fabrico e prototipagem. A integração de tecnologias de fabrico Robótico na Arquitetura e Construção não é uma ideia recente, já que no Japão nas décadas de 1980 e 1990, ocorreram várias experiências de implementação de sistemas que visavam automatizar a construção, tentando assim combater a falta de mão de obra. Mais recentemente, no início do século XXI, com a disseminação de novos softwares de desenho computacional, a integração de tecnologias de fabricação Robótica na Arquitetura tem-se vindo a intensificar, permitindo a criação de projetos inovadores que tiram partido destas tecnologias. Esta dissertação divide-se em duas partes. A primeira dá enquadramento à: história, utilização e funcionamento do braço Robótico, o tipo de Robot mais utilizado na Arquitetura e Construção; a contextualização destes processos de fabrico em Arquitetura; e a pertinência do desenho computacional na mediação destes processos. Com base nestes conhecimentos, a segunda parte foca-se no desenvolvimento de um caso de estudo que consiste na montagem, transformação e controlo de um mini braço Robótico, e ainda no desenvolvimento do projeto de um pavilhão a partir do conceito de “Estrutura sequencial” de madeira, desenhado com recurso a modelos paramétricos para fabricação Robótica e com utilização do mini braço.

Considering the dissemination of new Robotic manufacturing technologies applied to Architecture and Construction, today there is a paradigm shift in the design and construction process of the project, allowing the traditionally autonomous phases of design and construction to be brought together. Given the current challenges of Architecture and Construction, with regard to sustainability and digitization, there are moments of transition, where the bet on new design methods and manufacturing processes begin to be noticeable in various contexts. The digital design and manufacturing methods that began to be implemented in the 1990s have undergone constant evolution, first with CAD software, with its articulation with CAM work processes, for manufacturing processes produced through CNC machines, thus allowing introduce a revolution in manufacturing and prototyping processes. The integration of Robotic manufacturing technologies in Architecture and Construction is not a recent idea, since in Japan in the 1980s and 1990s there were several experiences of implementing systems that aimed to automate construction trying to combat the lack of manpower. More recently, from the beginning of the 21st century, with the dissemination of new computer design software, the integration of Robotic manufacturing technologies in Architecture has been intensified, allowing the creation of innovative projects that take advantage of these technologies. This dissertation is divided into two parts. The first provides a framework for: history, use and functioning of the anthropomorphic robotic arm - the type of Robot most used in Architecture and Construction; the contextualization of these manufacturing processes in architecture; and the relevance of computational design in the mediation of these processes. Based on this knowledge, the second part focuses on the development of a case study that consists of the assembly, transformation and control of a Robotic mini arm, and also on the development of a pavilion project based on the concept of “Sequential Structure” of wood, designed using parametric models for Robotic manufacturing using the mini arm.