Digitale Fertigung

Die überm??ige Verwendung von Materialien und die Notwendigkeit, die Effizienz von Design und Konstruktion zu verbessern, sind zwei anhaltende Herausforderungen, denen sich die gebaute Umwelt stellen muss. Die digitale Fertigung ist eine sich st?ndig weiterentwickelnde Reihe von Technologien und Praktiken, die leistungsstarke M?glichkeiten zur Verringerung des Ressourcenverbrauchs, zur Erreichung von Material- und geometrischer Komplexit?t und zur Verbesserung des Bauablaufs bieten. Bei Arup setzen wir die digitale Fertigung ein, um die Effizienz zu steigern, Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, die Kreativit?t zu erh?hen und die Sicherheit auf der Baustelle zu verbessern, indem wir traditionelle Prozesse umgestalten und neue Designm?glichkeiten schaffen.

Wie wir Ihnen helfen k?nnen

Verringerung des Ressourcenverbrauchs

Traditionelle Designans?tze verursachen in der heutigen gebauten Umwelt Schwierigkeiten, nicht zuletzt, wenn es um den Ressourcenverbrauch geht. Der Entwurf mit digitaler Fertigung hilft uns, diese Herausforderungen zu meistern, den Materialeinsatz zu optimieren und die Grenzen des komplexen Designs zu erweitern.

Indem wir für modulare Vorfertigung oder sogar Robotik entwerfen, k?nnen wir Materialien pr?ziser einsetzen. In erster Linie k?nnen wir durch die Planung für die digitale Fertigung das Potenzial der Verwendung von Formen in der Teileproduktion und im Betonbau nutzen, um Abfall zu vermeiden. Dieser Entwurfsansatz schafft auch besser verarbeitbare Formen, die sich effizienter zusammensetzen lassen. Darüber hinaus erm?glicht uns das Design für die digitale Fertigung weitere Effizienzsteigerungen beim Materialeinsatz, indem wir bereits genutzte Ressourcen wie Beton und Glas als potenziell wiederverwendbare Materialien betrachten. Mit Hilfe neuer Technologien k?nnen wir die Festigkeit, Verwendbarkeit und Leistung der wiederverwendeten Materialien pr?zise und zuverl?ssig analysieren.

Im Fall des internationalen Flughafens von Kuwait l?ste die Planung mit digitaler Fabrikation zahlreiche Herausforderungen des Kunden. So konnten wir beispielsweise den Materialeinsatz in einer bereits effizienten Betonschalenkonstruktion halbieren, indem wir die Herstellung spezieller Betonkassetten für das Dach vorsahen. Ein Hersteller hat dann mit Hilfe von CNC-gesteuerten, anpassungsf?higen Formen 70 Tausend dieser Kassetten hergestellt. Dadurch wurde nicht nur die Effizienz verbessert, sondern durch die Halbierung des Gewichts des Dachs wurde auch ein positiver Kreislauf in Gang gesetzt, da weniger Material für die S?ulen und das Fundament ben?tigt wurde. Das Konzept der Festigkeit durch Geometrie kann bei der Deckengestaltung in gro?em Umfang angewandt werden, l?sst sich aber auch typologieübergreifend anpassen.

Material und geometrische Komplexit?t

Die Gestaltung für die digitale Fertigung kann unsere Materialverwendung effizienter machen und so die Kosten und den Kohlenstoffverbrauch bei der Herstellung und Konstruktion senken. Diese Art des Designs erm?glicht es uns aber auch, die Grenzen der geometrischen Komplexit?t zu erweitern, indem wir mit oft unerprobten Materialien arbeiten.

Das Design kann mit digitalen Fertigungsmethoden wie dem 3D-Druck kombiniert werden, um den Produktionsprozess zu rationalisieren und den Designern eine gr??ere Formfreiheit und kürzere Lieferzeiten zu erm?glichen. Im Fall der MX3D-Brücke konnten wir den Entwurfsprozess auf das spezifische Material und die mechanischen Eigenschaften von 3D-gedrucktem Stahl abstimmen und so sicherstellen, dass dieses innovative Design für den ?ffentlichen Dienst validiert wurde.

Für den Little Island Pier in New York haben wir die Geometrie der Struktur so rationalisiert, dass die Herstellung von Betonfertigteilen für den Bau m?glich war. Dadurch wurde sichergestellt, dass die ?sthetische Komplexit?t des Entwurfs erhalten blieb und dass diese Teile kostengünstig versandt und vor Ort leicht montiert werden konnten. Die Planung für den 3D-Druck kann sogar noch weiter vorangetrieben werden, bis hin zum 3D-Druck von H?usern. Diese Technik erm?glicht es uns, eine h?here geometrische und materielle Komplexit?t zu bew?ltigen und gleichzeitig die notwendige Effizienz in Bezug auf Zeit, Kosten und Kohlenstoff zu erreichen.

Agilit?t im Arbeitsablauf

Die Flexibilit?t und Pr?zision der digitalen Fertigung bedeutet, dass wir Bauprozesse entwerfen k?nnen, die schneller sind und besser auf sich ?ndernde Ziele oder Bedingungen reagieren k?nnen. Innovationen in der Art und Weise, wie wir neue Materialien entwerfen und verwenden, erm?glichen uns die termingerechte Fertigstellung komplexer Projekte.

Die Planung für die digitale Fertigung war ein zentraler Bestandteil unserer Arbeit an der Fertigstellung von Gaudis La Sagrada Familia. Bei diesem ehrgeizigen Projekt erm?glichten das CNC-gesteuerte Schneiden von Stein und die CNC-gesteuerte Pr?zisionsbohrung von Kan?len im Stein den Entwurf von vorgespannten vorgefertigten Steinplatten, um das Gewicht zu reduzieren und sich an die bestehenden Fundamente der Kirche anzupassen.

Diese pr?zise Verwendung neuer Materialien erleichterte die Installation dieser Platten in gro?er H?he. Dank des geringen Gewichts dieser Teile konnten sie auch schneller an ihren Platz gehoben werden, wodurch die Auswirkungen auf die Unternehmen und die Gemeinde in der Umgebung minimiert wurden.

Das Konzept der ma?geschneiderten Pr?zisionskonstruktion, das bei der Sagrada Familia angewandt wurde, l?sst sich auch auf die Nachrüstung (Verl?ngerung der Lebensdauer bestehender Anlagen) und die Reparatur von Infrastrukturen anwenden. In diesem Zusammenhang wird die digitale Fertigung den individuellen Austausch von Elementen erm?glichen, die in bestehenden Regenwassersammlern oder Tunnelsch?chten ben?tigt werden.