高效制作双弯曲表面
Elena Vazquez和James Coleman进行的研究。
Zahner的研发团队最近完成了一个富有成效的夏天。来自宾夕法尼亚州立大学的建筑学硕士候选人、富布赖特学者Elena Vazquez实习生加入了这个团队，进行了10周的研究，研究如何有效地制造双曲面金属表面。随着对优美的曲线建筑形式的需求的增加，研发首席工程师和研究员James Coleman要求Vazquez发现一种新颖且经济有效的方法来制造我们客户开发的设计。
挑战
将单曲率造成钣金易于 - 就像将一张纸滚到管中 - 但是双曲率在制造中呈现出重大挑战。除了难以生产，在两个方向上伸展平坦表面挑战材料本身的约束。如果过度劳累，金属表面变脆，丧失力量，易于表面质量差 - 肯定是建筑（或任何其他）应用中的不可取。
曲面的当前解
双弯曲金属的电流解决方案包括纺纱，冲压，锤击，爆炸成形，冷加工，压铸和多点伸展成型。
冷的工程力金属板进入预制框架。虽然这种方法已经用于近似双曲率，但所产生的美学可以出现“波涛汹涌”，而不是精确。
压铸/冲压涉及为每个独特形状的制造模具，然后倒入热金属或冲压到其中;两者都需要一旦完成后处理表面。对于定制架构应用，必要的步骤是非常耗时的，并且对定制架构应用负易昂贵。
多点拉伸成形技术实现优美的双曲线形式与一个多用途的模具，但类似压铸，开发的机械仍然非常昂贵的购买和维护。科尔曼和巴斯克斯质问道:
如果有一种更便宜、更有效的方法来完成同样优美、精确的双曲线，那会怎么样?
英语轮 - 创建双曲线的旧方法
英文轮或旋转机器允许工匠通过两条辐射轮之间的手工制作金属板制造双曲线。该工具最为令人着重，可用于创建定制汽车零件 - 想到20世纪30年代和20世纪40年代的优雅挡泥板。
掌握使用英语轮是一种艺术形式，需要敏锐的触觉和深度的材料专业知识。工匠们要花费数年的时间来打磨打磨打磨轮子的技术。获得的曲线精确而优美，但以这种方式生产定制面板是劳动密集型和昂贵的。一个单一的建筑可能包含几千个独特形状的面板，使得传统的车轮不可能。然而，这台机器本身构造简单，经济实惠。团队在想:
我们是否可以用一种全新的英国轮子来抵消双曲面的成本，将机器人的精确运动和力控制与这种久经考验的真实的塑造金属的方法结合起来?
解决方案 - 创建双曲线的新方法
一年前，Zahner介绍了Ruby，Kuka KR270 R2700机器人，目的是测试将机器人纳入制造过程的新方法。Ruby已成为研发团队的一个组成部分，证明自己在测试理论和实际应用方面非常宝贵。对于双曲率挑战，理论是如果Ruby可以“教授”组合面板，我们将准备大大扩大建筑中建立的内容。
假设和测试
在对机器人进行编程之前，首先需要通过数字表面分析生成预测的车轮路径，以建立所需的曲线。Vazquez使用了一个理论上的波动形状，展示了各种表面类型，确定了需要双弯曲面板的区域。基于高斯曲率值的曲面递归细分自动生成“感兴趣点”和拉伸值。这些点中的每一个都包含主要的方向性，并被串在一起形成预测生成所需形状的车轮路径。其核心是，点对点路径假设是一个计算上复杂的连接点的游戏。
魔法处于解释高斯值和材料行为的预测。在蚱蜢和袋鼠中进行了众多数字模拟和分析，以创造轮子路径。
对这些初步路径进行了手动轮动检验，证明了点对点路径理论。测试是微调点/路径工作流程的关键，也是确定形成每个独特面板几何形状所需的精确压力和车轮尺寸的关键。
在进行了人体测试之后，是时候看看Ruby能否自己制作材料了。首先，她必须“学习”精确的接触点位置，这是用Grasshopper和KukaPrc软件编写的。在几次测试运行后，该团队发现Ruby需要“学习”如何以与人手相同的流体方式旋转材料，以避免材料拖动。一旦解决了这个问题，单个面板的创建和曲率测试就开始细化既定的路径理论。
夹具创作+测量
测量曲率是一个高度涉及的过程。建设4 x 4英尺。结构铝jig允许团队克服测量挑战，从而快速轻松地破译测试的方法。测量孔以规则的间隔钻入结构的一侧，以及在犀牛和3D印刷现场中创建的测量工具，允许快速合成曲线信息。如果面板的参考点未连接在测量孔中，则需要进一步改进。
结论
在巴斯克斯短短10周的时间里，研发团队在解决双曲率制造方面取得了令人难以置信的进展。虽然证实点对点路径假设需要进一步的测试，但未来使用Ruby和English Wheel制造的可能性是有希望的。
