Robotteknologi hjælper arkitekterne

Optimering af betonkonstruktioner giver arkitekterne nye kort på hånden. Nu har beton gjort sig værdig til at se dagens lys.
Topologioptimeret overdækning i beton. Her udført ved hjælp af CNC-fræsning. Foto: Asbjørn Søndergaard.
Topologioptimeret overdækning i beton. Her udført ved hjælp af CNC-fræsning. Foto: Asbjørn Søndergaard.

Gennem historien har arkitekter dyrket dekorationer som arkitektoniske elementer, og med modernismens gennembrud, og Mies van der Rohes udsagn: “Less is more”, har arkitekturen i omkring 100 år været præget af industrielt udseende bygninger.

Men den arkitektoniske fedtsugning, hvor alt unødigt skrabes bort for så at stå tilbage med det allermest nødvendige, har fået en ny dimension. Nu er det muligt at få betonkonstruktioner til at fremstå skulpturelle og forfinede i sig selv, og på den måde bliver konstruktionerne deres egen dekoration.

Nye muligheder med beton

Asbjørn Søndergaard, arkitekt og ph.d., forsker pt. i mulighederne med digital formgivning og fabrikation. I den igangværende forskning har han, sammen med civilingeniør og tidligere lektor Per Dombernovsky, undersøgt det arkitektoniske potentiale i såkaldt “topologioptimering”.

Det kan give arkitekterne nye muligheder med en mere skulpturel og organisk arkitektur, samtidig med at den nye teknik sparer materialer, og således også mindsker CO2-udledningen.

Hemmeligheden bag den nye produktionsmåde bygger på optimering af betonkonstruktioner ved hjælp af computerteknologi. Om den nye teknik siger Asbjørn Søndergaard:

– Normalt er det mest enkle og rationelle at fabrikere en firkantet betonbjælke, men det er ikke en statisk, optimal form, da kræfterne ikke er ligeligt fordelt i hele bjælken. Det er interessant at se på, hvordan de indre kræfter løber og udnytte dem ved at skære alt unødigt materiale væk, så der kun står de “rene trajektorier” tilbage.

Avanceret teknik

Den nye måde at fremstille betonkonstruktioner på sker ved at fremstille støbeforme i ekspanderet polystyren – almindeligt kendt som flamingo, der fyldes med beton til færdige bjælker, trapper, facadeelementer eller hvad der efterspørges.

Formene udskæres ved hjælp af en programmeret robot, der skærer Polystyren-emnerne ud med en glødetråd. Ved at stille nogle optimeringsmuligheder, f.eks. placeringen af bærepunkter på en betonbjælke for understøttende søjler, finder computerprogrammet selv den form, der er mest optimal for bjælken.

– Det giver udfordringer i designprocessen, fordi en del af den sædvanlige kontrol over formgivningen overgives til computerens generative algoritmer. Topologioptimering er et samspil med computeren, derfor må arkitekten være lyttende over for computerens analyse. Det kan af nogen opfattes som kontroversielt, men jeg forudser, at vi må vende os til at benytte digitale værktøjer, som udvider vores intellektuelle kapacitet. Ornamentikken fremkommer, som kræfterne vil, og det er jo det, der er spændende ved denne form for topologioptimering, siger Asbjørn Søndergaard, der også ser det som et godt udvekslingsværktøj mellem arkitekten og ingeniøren.

Tror på fremtiden

Ved siden af ph.d.-studiet på Arkitektskolen i Aarhus har Asbjørn Søndergaard etableret virksomheden Odico Formwork Robotics sammen med tre partnere.

– Den digitale fabrikation er godt i gang. Vi er gået op i skala, og leverer nu forme til større byggeelementer, så i løbet af et par år har vi forhåbentlig godt fat i det danske og udenlandske marked. Vi tror på, at denne produktionsform vil blive almindelig udbredt i løbet af tre til fire år.

– Optimeringsprocessen har lidt længere udsigter, da det kræver større indsigt i digital fabrikationsteknik og etablering af tværfaglige samarbejder med ingeniørerne – også selvom der ligger en stor materialebesparelse i forhold til traditionel betonstøbning. Mit gæt er, der går fem til seks år, inden de optimerede konstruktioner for alvor begynder at blive brugt, siger Asbjørn Søndergaard, der holder fast i, at det er den arkitektoniske kvalitet og det ressourcemæssige aspekt, der er bærende i denne fremstillingsform.

Glødetrådsrobotten bearbejder her et Polystyren-emne, der bliver til en støbeform. Foto: Asbjørn Søndergaard.
Glødetrådsrobotten bearbejder her et Polystyren-emne, der bliver til en støbeform. Foto: Asbjørn Søndergaard.
Topologioptimering kendes fra fly- og bilindustrien med letvægtskonstruktioner. En computergenereret proces koncentrerer materiale indenfor en rumlig afgrænsning til de områder, hvor det gør størst statisk nytte. Hermed opstås en form, som gennem mindst muligt forbrug af materiale opnår den stivest mulige konstruktion. Illustration: Asbjørn Søndergaard.
Topologioptimering kendes fra fly- og bilindustrien med letvægtskonstruktioner. En computergenereret proces koncentrerer materiale indenfor en rumlig afgrænsning til de områder, hvor det gør størst statisk nytte. Hermed opstås en form, som gennem mindst muligt forbrug af materiale opnår den stivest mulige konstruktion. Illustration: Asbjørn Søndergaard.

Relateret indhold