フロリダのファブリケーターは建築用ファブリックのユニークなニッチ市場で成長

Aug 30, 2023

ポンパノ ビーチ野外劇場は、布地と構造用鋼の組み合わせを使用しており、すべてさまざまな接続によって張力で保持されています。

ある晴れたフロリダの午後、ドイツ人のブイトラゴは、新しいポンパノビーチ野外劇場を守る広大な日よけを指さした。 スイープ ラインは、引き伸ばされた生地を支える専門的に形成された構造用鋼によって作成されます。 問題は、「サポート」という言葉が実際には適切ではないということです。 構造用鋼部材の上や間に劇的に急降下するコーティングされた生地を含む構造全体が張力を受けています。

ブイトラゴ氏は、「ひとたび張力がかかると、布地は鋼鉄のように強く振る舞う。」と述べた。技術名は引張膜構造で、これを製造する製造業者は建築用布地の高度に専門化されたニッチ分野で活動している。

ブイトラゴと彼のビジネス パートナーであるティム ニーは、フロリダ州サマーフィールドに本拠を置く金属および布地の製造会社、ビッグ スパン ストラクチャーズの共同所有者です。この会社には、構造形状の 3D プラズマ切断、プラズマ切断テーブル、そしてブレーキを踏みます。 しかし、建築家やエンジニアも雇用しており、非常に柔軟な溶接と組立作業を実行しており、作業ごとに、さらには次の作業ごとに完全に変わる可能性があります。

それらはすべて協力して、芸術的な表現を生み出す実用的な構造を構築します。 荒々しいものもあれば、風変わりなものもありますが、どれも布地や金属が完璧な張力で製造されたときに何が起こるかを示しています。

ブイトラゴは 1985 年から、ニーは 1993 年から建築用織物ビジネスに携わっています。二人のキャリアは何度も交差し、2008 年までに二人は一緒にビジネスを始めることにしました。 そのパートナーシップから Big Span が生まれました。

二人は5万平方フィートの土地を購入した。 工場の一部はファブリックの製造に専念し、残りは構造用鋼部材の製造と組み立てに専念しました。 現在、同社の敷地面積は 30,000 平方フィートです。 構造用鋼の製造および組立工場は、オカラのすぐ南、サマービル郊外の 7 エーカーの敷地にあり、大規模プロジェクトを行うための十分なスペースがあります。 2017 年に生地製造工場を 45,000 平方フィートの工場に移転しました。 メキシコのグアダラハラに工場を設立。

金属の溶接と同様、ポリ塩化ビニル (PVC) またはポリテトラフルオロエチレン PTFE (ガラス繊維) でコーティングされた布地の高周波 (RF) 溶接自体が科学です。 ブイトラゴ氏は次のように説明しました。「PVC を溶接するには、PVC に熱を加えます。しかし、接着するには、RF マシンによって熱を発生させる必要があります。RF を適用することで、PVC 自体の分子を約 5 秒間破壊します。 20 秒間冷ますと、生地自体よりも強力な 1 つの融着接合部になります。

「PTFE の場合も同様の技術を使用しますが、RF の代わりに、500 ～ 600 度 F に加熱した鋼板を数秒間だけ熱を加えます。一旦冷えると、再び接合部よりも強度が高くなります。生地そのもの。」

同社のフロリダ キャンパスには 2 つの施設があり、1 つは CNC 製造装置専用、もう 1 つは溶接および組み立て専用です。 CNC ショップでは、高精細プラズマ切断装置で鋼板やパイプを切断します。 「これには、3次元で切断できるCNCプラズママシンが含まれています」とブイトラゴ氏は述べた。 この機械は、円形、長方形、正方形のチューブやさまざまな構造形状をスライスします。 「基本的に、厚さ 1.5 インチまでのあらゆる鋼材を切断できます。」

このショップには、直径 8 インチまでのチューブや構造形状を成形できる水平 3 ロール ベンダーとともにプレート ロールもあります。 大型の部材を専門のローラーベンダー作業に送ります。 「彼らは私たちのために直径30インチまでのチューブを巻いてくれました」とブイトラゴ氏は語った。

Big Span には最新の設備がたくさんありますが、そのファブ ショップは特別なものではありません。 労働者はプレートと構造の形状を切断します。 ブラスト洗浄および湿式塗装部門では、単一のワークピースまたは溶接されたサブアセンブリを処理します。 そこには何も異常はありません。

ビッグ・スパン・ストラクチャーズの共同創設者、ドイツ人のブイトラゴ氏（左）とティム・ニー氏は、ポンパノビーチ野外劇場の近くに立つ。この仕事では、構造用鋼とPVCコーティングされた生地が緊張状態でどのように連携するかを紹介している。

しかし、溶接および組立施設まで歩いていくと、ビッグ スパンの製造の異常な性質が明らかになります。 柱やその他の障害物がないため、フロア上の作業の組み合わせに応じて空間全体が変化します。 生産管理者は事実上、数週間ごとに真っ白なキャンバスから作業を開始し、特定のジョブの組み合わせに合わせて工場の現場を設計します。

この店では、位置をずらして作業し、さまざまな接合構成を溶接する方法を知っている溶接工を雇用しています。 ワイヤ送給、シールドガス、電源などの溶接セットアップ全体を、必要な場所にカートに乗せて移動できます。 それは多くの場合、カスタム治具を備えたいくつかのユニークな溶接テーブルの隣にあります。 「実際にこれらのテーブルをデザインしたのはドイツ人です」とニー氏は説明した。 「彼らには、本質的にゴー/ノーゴーゲージのような調整可能なプレートが付いています。

「私たちが建物を製造しているわけではありません」とニー氏は続けた。 「私たちは実際に芸術作品を製作しているのです。まるで彫像を作っているようなものです。新しいものを作る必要があるたびに、違う方法で彫刻する必要があるかもしれません。仕事によっては、幸運に恵まれてたくさんのものが得られることもあります」これが起こると、床は通常の工場のように見えるかもしれません[溶接セルの列が部品を製造し、塗装と最終組み立てに送られます]。しかし、すべてが異なる場合もあり、対応する必要があります。プロジェクトは工場をどのようにレイアウトするかを決定します。」

2021 年後半、ブイトラゴはフロアが 3 つの異なるセクションに分かれていることを指摘しました。つまり、3 つのプロジェクト向けに特別に設計された 3 つの価値の流れがすべて同時に実行されています。 「プロジェクトの規模にもよりますが、特に多数の小さな部品が必要な仕事の場合は、一度に 4 つ以上の作業を行わないようにしています。複数のプロジェクトでは、最大 3,000 個の小さなプレートやその他の形状を扱うことができます」当社の CNC 機器でカットされ、それらはすべて別のプロジェクトに送られます。」

プロジェクトを現場に出荷する前に、Big Span は工場の外でテスト組み立てを実行し、すべての部品が適切に嵌合していることを確認し、現場での問題を回避します。 ここでは、組立業者が生地と構造用鋼を融合させるカスタム装置を使用して作業し、すべてに適切な張力をもたらします。

「私たちは、生地の端を掴んでスチールのクランプシステムに向かって引っ張るためだけに使用されるプレートといくつかのユニークな装置を設計しています」とニー氏は語った。 「そしてもちろん、生地のパターンを作成するときにすべてが事前に計算されます。生地を各方向に特定の量だけ伸ばさなければならないことはわかっています。張力装置は、張力がかかると生地が確実に強力に動作するようにします。」鋼鉄。」

Big Span の建築家とエンジニアは有限要素解析 (FEA) を実行して、構造用鋼と生地の間の張力と圧縮をテストし、部品が積雪荷重やその他の気象関連の要件を満たしていることを確認します。 エンジニアは、圧力によって生地が破れることを必ずしも心配しているわけではありません。 実際、彼らは構造用鋼のことをもっと心配しています。 鉄骨構造のサイズが間違っていたり、その他の設計や製造が不適切な場合、「生地が実際に鉄骨構造を引き裂く可能性がある」とニー氏は述べた。 「文字通り、生地を使ってトラスをねじることができます。すべてのコンポーネントが完全な張力になると、相互に連携して機能します。」

このショップはさまざまな接続にも対応しており、その多くは構造製造業者や詳細設計業者で働く接続エンジニアなら感銘を受けるでしょう。 「私たちは特定の形状に対応するため、常に新しい接続を設計しています」とブイトラゴ氏は語った。

これらの接続点には、単なる一般的な構造形状以上のものが関係します。 「私たちは構造コンポーネントをカスタマイズすることがよくあります」とブイトラゴ氏は説明しました。 「直径 18 インチから直径 12 インチまでのチューブがあり、その長さは 50 フィートに達することがあります。そのようなチューブを作る人は誰もいないので、チューブの部分を溶接して製造する必要があります。」

一部の設計では、構造部材の半径を厳密にする必要があり、これは多くの場合、美観を考慮して決定されます。 「繰り返しますが、これらは芸術作品として見ることができます」とニー氏は言いました。 「私たちは構造をより美しくするために特定の要素を使用します。これは、曲げるときに特定のトリックを使用して部材、特にチューブを狭い半径で曲げることを意味します。」 彼らは、マンドレルやその他の専門技術 (管の内径内に砂を詰めたり、水や空気圧を使用したりするなど) を使用して、円形の管の楕円形や正方形および長方形の管のしわを観察します。

Big Span の CNC 部門では、3D プラズマ カッターが角筒のマイターを切断します。

同社はすべてを非常に厳しい公差内で製造しています。非常に厳しいため、エンジニアは現場を訪れ、3D 点群スキャナを使用して、デジタル設計が建設中のあらゆる障害物やその他の変数に対応していることを確認します。これは、ファブリック構造が取り付けられる場合に特に重要です。新規または既存の構造物に。

「すべてが工場で生産されると、スキャナーを持って再び現場に行き、許容範囲内であることを確認します。」とニー氏は言いました。

Big Span の従業員は約 50 人ですが、米国中の約 100 人の独立請負業者や設置作業員とも協力しています。これらのチームの専門的な性質は、Big Span の構造製造分野の全体的な性質を反映しています。

Nee 氏は次のように要約しました。「これらは、ファブリックの設置に長年の経験を持つ専門の人々です。この業界は小さくて厳しい業界であり、私たちはその業界のほとんどの人々を知っています。ファブリックは本当にユニークで、世界中で非常に少数の企業です。世界は私たちが行っているような仕事をしています。」