N-Bowls

• Текст:Алексей Быков
  30 августа 2022
• Добавить в кабинетДобавлено в кабинет

Экономические мотивы производителей заставляют их увеличивать тираж одинаковых изделий, но в то же время, чтобы привлечь новых клиентов, необходимо обеспечить уникальность своего предложения. Ключевые акценты для современных мануфактур сосредоточены на таких понятиях как гибкость, персонализация, ориентация на запросы клиента, высокое качество при низкой себестоимости. Специалисты во всем мире пытаются найти ответы на эти противоречивые вызовы и пытаются внедрить новые устойчивые технологии, обеспечивающие не просто выживание компаний, но и их успешное развитие на рынке.

Одним из самых перспективных направлений, где активно могут быть учтены вышеупомянутые принципы, становится робототехника. В частности, промышленные роботы уже продолжительное время служат незаменимым инструментом как для индустриальных корпораций, так и для энтузиастов-одиночек. Для первых — это надежная и выгодная альтернатива рабочей силы. Для вторых — источник вдохновения и новый способ самовыражения. 

Очевидный плюс подобных автоматизированных систем заключается в их мультифункциональности, а также совмещении конвейерного принципа и выборочного внесения изменений в рабочий цикл на нужной стадии.

Любая задача и действие, начиная со сборки автомобиля, до приготовления пищи могут быть заданы программным алгоритмом и выполнены с гарантированно высокой точностью. От пользователя нужно лишь точное представление о технологическом процессе и расчет оптимальной схемы последовательно выполняемых действий.

Параметрическое проектирование, сложные поверхности и высокоточные структуры, столь часто реализуемые при помощи промышленных роботов, несомненно, также одно из главных направлений в современном дизайне и архитектуре, поэтому дизайнеры и архитекторы все активнее стремятся расширить диапазон предоставляемых ими возможностей, а новые экспериментальные технологии регулярно пополняют креативные сайты и журналы.

Американский дизайнер Аммар Кало как раз известен своими исследованиями в области применения робототехники при проектировании и реализации различных объектов. Получив степень магистра в области цифровых технологий и материальных систем в Мичиганском университете, Аммар сразу же приступил к практической реализации своих теоретических изысканий. В прошлом году он получил престижную премию KUKA Young Potential Award за лучшую научную статью об использовании роботов в архитектуре, а вскоре после этого представил проект N-Bowls, в котором попытался объединить возможности новых технологий и ремесленный опыт мастеров чеканки, искусно совершенствуя трудоемкий процесс превращения плоских листов металла в сложные трехмерные объекты. В данном случае продуктом эксперимента стали металлические чаши. 

Однако целью всей работы было не просто стремление создать очередной бытовой предмет, а поиск нового потенциала выразительных средств производства, которые в дальнейшем можно адаптировать в более глобальных проектах в смежных областях от архитектуры до автомобилестроения.

Исследования были сосредоточены главным образом на повышении точности получаемой поверхности по отношению к заданной цифровой модели. При этом внешний вид чаши намеренно выведен за пределы визуального совершенства массового продукта и содержит детали, призванные напоминать о рукотворном источнике образа объектов.

Основной технологический принцип получения выпукло-вогнутых поверхностей основан на методе одно- и двухсторонней инкрементной формовки (SPIF — Single Point Incremental Forming и DSIF — Dual-Sided Incremental Forming), при которой финальная геометрия получается за счет плавного точечного воздействия на материал с заданным шагом смещения. Инструмент формирования в виде скругленного стержня прикреплен к руке робота, которая движется по запрограммированной траектории и постепенно локально растягивает металл, превращая плоские листы в трехмерные структуры.

Бесконечное количество уникальных траекторий движения стержня получается через параметрические настройки автоматизированного процесса. Линейные поверхностные следы, появляющиеся во время формовки, кроме эстетической роли несут также конструктивную функцию и обеспечивают необходимую жесткость тонколистовому металлу. В некоторых чашах для усиления этого эффекта используются также вертикальные текстурные борозды.

Точность соответствия финального объекта изначальной трехмерной модели достигается путем введения нескольких итераций в процесс формовки. Работа в несколько проходов позволяет увеличить общую прочность и уменьшить воздействие поверхностных деформаций. Первый проход набирает общую форму, а второй, помимо уточняющих траекторий, удаляет большинство упругих деформаций уже по всему объему. 

Преимущества использования такого поэтапного формирования не ограничиваются только улучшением прочностных характеристик. Это также позволяет придать заготовке вторичное структурирование в виде дополнительных поперечных ребер и скоплений выдавленных точек. По сути такой процесс аналогичен существующему в машиностроении методу последовательной штамповки, однако в данном случае имеют место дополнительные расходы времени, тогда как при выборе последовательного штампования требуется дорогостоящее изготовление нескольких сложных пресс-форм.

Материалами для изготовления чаш были выбраны латунь, медь и алюминий. Это обусловлено высокой пластичностью этих металлов, идеально подходящих для изготовления деформированных бионических форм.

После формовки чаши отделяются от заготовки, и их края шлифуются вручную. Окончательный этап заключается в напылении прозрачного лака, защищающего полированный слой от внешних воздействий.

• Фото:Ahmar Kalo