Strengthening and customization of zinc facade panels using single point incr...Gert-Willem Van Gompel
Video compilation of some of the performed tests:
https://vimeo.com/171714619
Recently, architects and researchers on digital fabrication methods have been exploring the interaction between form, production process and material. This thesis investigates how the robotic single point incremental forming of sheet metal can make a useful contribution in transforming metal facade cassettes, by both focusing on its strengthening capacities and its ability to fabricate elements with a customized aesthetic. Through several brief studies, alternative process planning methods are explored and evaluated on their structural and architectural implications. Additionally the potential of reinforcing facade panels is investigated through simulation and tested during a depressurization test, simulating a wind load. This research shows how modifying the geometry of the cassettes enhances their structural performance. When achieving high degrees of accuracy is not the main concern, alternative process planning methods have shown to be promising for both decreasing the production time and increasing the rigidity of the formed part. The flexibility of such a robotic process enabled an explorative approach of manufacturing, resulting in an otherwise unachievable aesthetic. While considering the structural, aesthetic and economic aspects, this research aimed to set a general framework for further investigation, in order to ultimately introduce single point incrementally formed facade cassettes in common architectural practice.
Since the computer became an important tool in our life, the design possibilities are greatly increased. However, the translation of this computational design is often done through printed plans, which are then realized with traditional construction methods. All of the information available in digital form, gets lost in this last step. Digital manufacturing is changing this by creating a direct link between design and production. The real object is like an exact copy of the virtual model.
SPIF stands for Single Point Incremental Forming. By using an industrial robot to push the metal gradually along a specific tool path, a wide variety of geometries becomes possible. Since there is no mold needed for this process, it is ideal for prototyping and producing small batches. As each panel can be different, free form architecture may also be an interesting field of application.
Through one or more test cases I would like to explore the possibilities of this technique in an architectural context. Possible applications are, for example, a self-supporting wall or self-supporting roof construction. For example I modeled a structure, based on an existing project from a carport, and subjected it to a certain load. In the second case a grid of ribs is added on the geometry. We can see clearly that the deflection decreases substantially by using a geometry with more depth.
Since it is an integrated process from design to production, it may be interesting to handle all of this in one software. That's why also the tool path, needed to control the robot, is generated in Grasshopper. This plugin provides a parametric environment for Rhinoceros3D. As an output it will give a series of coordinates and direction vectors.
Gert-Willem Van Gompel
Master of Engineering: Architecture
Sinds de komst van de computer zijn de ontwerpmogelijkheden sterk toegenomen. De vertaling van het ontwerp gebeurt echter nog vaak via plannen, die dan op de werf met traditionele bouwmethoden worden uitgevoerd. Al de informatie die digitaal beschikbaar is gaat als het ware verloren bij deze stap. Digitale fabricatie brengt hier verandering in, door een directe verbinding te maken tussen het ontwerp en de productie. Het reëel object is als het ware een exacte kopie van het virtueel model.
SPIF staat voor Single Point Incremental Forming. Door met behulp van een industriële robot het metaal geleidelijk aan in te duwen volgens een bepaalde gereedschapsbaan (toolpath), is er een grote verscheidenheid van geometrie mogelijk. Aangezien er geen mal nodig is voor dit proces, is het ideaal voor prototyping. Ook in architectuur is deze ontwerpvrijheid uiteraard een grote meerwaarde.
Via één of meerdere test cases zou ik de mogelijkheden van deze techniek in een architecturale context willen onderzoeken. Mogelijke toepassingen zijn bijvoorbeeld een zelfdragende gevel of een dakconstructie die door zijn geometrie geen dragende onderstructuur meer nodig heeft. Gebaseerd op een bestaand project van een carport, heb ik als voorbeeld een structuur gemodelleerd en onderworpen aan een bepaalde belasting. In het tweede geval is op dezelfde geometrie een grid van ribben toegevoegd, en duidelijk is dat de doorbuiging aanzienlijk verbetert.
Aangezien het een integraal proces van ontwerp tot productie is, lijkt het me interessant om dit binnen één software af te handelen. Zo heb ik getracht om het toolpath, nodig om de robot aan te sturen, ook binnen Grasshopper te genereren. Als output geeft dit een reeks met coördinaten en richtingsvectoren.
Na het structureel optimaliseren van het ontwerp en de vertaalstap naar de robot-instructies, kan de productie beginnen. Als laatste aandachtspunt zullen de afzonderlijke elementen moeten geassembleerd worden, zodat zij werkelijk functioneren als één geheel.
Gert-Willem Van Gompel
Master in de ingenieurswetenschappen: architectuur
Strengthening and customization of zinc facade panels using single point incr...Gert-Willem Van Gompel
Video compilation of some of the performed tests:
https://vimeo.com/171714619
Recently, architects and researchers on digital fabrication methods have been exploring the interaction between form, production process and material. This thesis investigates how the robotic single point incremental forming of sheet metal can make a useful contribution in transforming metal facade cassettes, by both focusing on its strengthening capacities and its ability to fabricate elements with a customized aesthetic. Through several brief studies, alternative process planning methods are explored and evaluated on their structural and architectural implications. Additionally the potential of reinforcing facade panels is investigated through simulation and tested during a depressurization test, simulating a wind load. This research shows how modifying the geometry of the cassettes enhances their structural performance. When achieving high degrees of accuracy is not the main concern, alternative process planning methods have shown to be promising for both decreasing the production time and increasing the rigidity of the formed part. The flexibility of such a robotic process enabled an explorative approach of manufacturing, resulting in an otherwise unachievable aesthetic. While considering the structural, aesthetic and economic aspects, this research aimed to set a general framework for further investigation, in order to ultimately introduce single point incrementally formed facade cassettes in common architectural practice.
Since the computer became an important tool in our life, the design possibilities are greatly increased. However, the translation of this computational design is often done through printed plans, which are then realized with traditional construction methods. All of the information available in digital form, gets lost in this last step. Digital manufacturing is changing this by creating a direct link between design and production. The real object is like an exact copy of the virtual model.
SPIF stands for Single Point Incremental Forming. By using an industrial robot to push the metal gradually along a specific tool path, a wide variety of geometries becomes possible. Since there is no mold needed for this process, it is ideal for prototyping and producing small batches. As each panel can be different, free form architecture may also be an interesting field of application.
Through one or more test cases I would like to explore the possibilities of this technique in an architectural context. Possible applications are, for example, a self-supporting wall or self-supporting roof construction. For example I modeled a structure, based on an existing project from a carport, and subjected it to a certain load. In the second case a grid of ribs is added on the geometry. We can see clearly that the deflection decreases substantially by using a geometry with more depth.
Since it is an integrated process from design to production, it may be interesting to handle all of this in one software. That's why also the tool path, needed to control the robot, is generated in Grasshopper. This plugin provides a parametric environment for Rhinoceros3D. As an output it will give a series of coordinates and direction vectors.
Gert-Willem Van Gompel
Master of Engineering: Architecture
Sinds de komst van de computer zijn de ontwerpmogelijkheden sterk toegenomen. De vertaling van het ontwerp gebeurt echter nog vaak via plannen, die dan op de werf met traditionele bouwmethoden worden uitgevoerd. Al de informatie die digitaal beschikbaar is gaat als het ware verloren bij deze stap. Digitale fabricatie brengt hier verandering in, door een directe verbinding te maken tussen het ontwerp en de productie. Het reëel object is als het ware een exacte kopie van het virtueel model.
SPIF staat voor Single Point Incremental Forming. Door met behulp van een industriële robot het metaal geleidelijk aan in te duwen volgens een bepaalde gereedschapsbaan (toolpath), is er een grote verscheidenheid van geometrie mogelijk. Aangezien er geen mal nodig is voor dit proces, is het ideaal voor prototyping. Ook in architectuur is deze ontwerpvrijheid uiteraard een grote meerwaarde.
Via één of meerdere test cases zou ik de mogelijkheden van deze techniek in een architecturale context willen onderzoeken. Mogelijke toepassingen zijn bijvoorbeeld een zelfdragende gevel of een dakconstructie die door zijn geometrie geen dragende onderstructuur meer nodig heeft. Gebaseerd op een bestaand project van een carport, heb ik als voorbeeld een structuur gemodelleerd en onderworpen aan een bepaalde belasting. In het tweede geval is op dezelfde geometrie een grid van ribben toegevoegd, en duidelijk is dat de doorbuiging aanzienlijk verbetert.
Aangezien het een integraal proces van ontwerp tot productie is, lijkt het me interessant om dit binnen één software af te handelen. Zo heb ik getracht om het toolpath, nodig om de robot aan te sturen, ook binnen Grasshopper te genereren. Als output geeft dit een reeks met coördinaten en richtingsvectoren.
Na het structureel optimaliseren van het ontwerp en de vertaalstap naar de robot-instructies, kan de productie beginnen. Als laatste aandachtspunt zullen de afzonderlijke elementen moeten geassembleerd worden, zodat zij werkelijk functioneren als één geheel.
Gert-Willem Van Gompel
Master in de ingenieurswetenschappen: architectuur
2. Concept
Dynamische geluidsabsorberende wand
I
nput: hoger geluidsniveau
O
utput: betere geluidsabsorptie
op 2 niveau’s (?)
•
reactie op rumoer in een ruimte
(bv. metingen per minuut)
•
directe reactie op stem van één persoon
(bv. metingen per seconde)