3D-printende droner fungerer som bier til at bygge og reparere strukturer, mens de flyver

Teknologien, som er blevet testet i laboratoriet, kan i sidste ende bruges til fremstilling og bygning på svært tilgængelige eller farlige steder, såsom høje bygninger eller hjælp til konstruktion efter katastrofehjælp, siger forskerne.

3D-print er ved at tage fart i byggebranchen. Både på stedet og på fabrikken printer statiske og mobile robotter materialer til brug i byggeprojekter, såsom stål- og betonkonstruktioner.

Denne nye tilgang til 3D-print – ledet i sin udvikling af Imperial og Empa, de schweiziske føderale laboratorier for materialevidenskab og teknologi – bruger flyvende robotter, kendt som droner, der bruger kollektive byggemetoder inspireret af naturlige bygherrer som bier og hvepse, der arbejder sammen at skabe store, indviklede strukturer.

Dronerne i flåden, der tilsammen er kendt som Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM), arbejder sammen ud fra et enkelt plan og tilpasser deres teknikker, mens de går. De er fuldt autonome, mens de flyver, men overvåges af en menneskelig controller, som kontrollerer fremskridt og griber ind, hvis det er nødvendigt, baseret på informationen fra dronerne.

Hovedforfatter professor Kovac, fra Imperial's Department of Aeronautics og Empa's Materials and Technology Center of Robotics sagde:"Vi har bevist, at droner kan arbejde selvstændigt og i tandem for at konstruere og reparere bygninger, i det mindste i laboratoriet. Vores løsning er skalerbar og kunne hjælpe os med at opføre og reparere bygninger i svært tilgængelige områder i fremtiden."

Udskrivning af 3D-geometrier

Aerial-AM bruger både en 3D-printning og stiplanlægningsramme for at hjælpe dronerne med at tilpasse sig variationer i strukturens geometri, efterhånden som et byggeri skrider frem. Flåden består af BuilDrones, som deponerer materialer under flyvning, og kvalitetskontrollerende ScanDrones, der løbende måler BuilDrones' output og informerer om deres næste produktionstrin.

For at teste konceptet udviklede forskerne fire skræddersyede cementholdige blandinger, som dronerne kan bygge med.

Under hele konstruktionen vurderede dronerne den udskrevne geometri i realtid og tilpassede deres adfærd for at sikre, at de opfyldte konstruktionsspecifikationerne med en fremstillingsnøjagtighed på fem millimeter.

De proof-of-concept prints omfattede en 2,05 meter høj cylinder (72 lag) med et polyurethanbaseret skummateriale og en 18 centimeter høj cylinder (28 lag) med et specialdesignet strukturelt cementholdigt materiale.

Teknologien giver fremtidige muligheder for at bygge og reparere konstruktioner på høje eller andre svært tilgængelige steder. Dernæst vil forskerne arbejde sammen med byggefirmaer for at validere løsningerne og levere reparations- og produktionskapaciteter.

Professor Kovac sagde:"Vi tror på, at vores flåde af droner kan hjælpe med at reducere omkostningerne og risiciene ved byggeri i fremtiden sammenlignet med traditionelle manuelle metoder."

Forskningen er publiceret i Nature . + Udforsk yderligere

Fremtidens byer kunne bygges af robotter, der efterligner naturen