Hold af luftbårne 3D-printende droner kan en dag blive brugt til at gennemføre byggeprojekter i farlige eller svært tilgængelige miljøer – takket være nye teknologier udviklet af forskere ledet af Mirko Kovac på Imperial College London. Holdet blev inspireret af flyvende dyr som bier, der samarbejder om at bygge komplekse strukturer.
3D-print driver en hurtig transformation i byggebranchen. Brug af robotter til at opbygge strukturer lag for lag kan forbedre sikkerheden og produktiviteten på byggepladser. Det kan også gøre komplekse geometriske strukturer mere gennemførlige at bygge, samtidig med at materialeomkostningerne reduceres og effektiviteten øges.
I deres undersøgelse så Kovacs team på, hvordan teknikken kunne tages et skridt videre ved at kombinere 3D-print med de seneste fremskridt inden for droneteknologi. Tanken er, at ubemandede flyvende køretøjer kan efterligne adfærden hos kollaborative bygherrer i naturen: herunder grupper af bier, hvepse eller termitter.
Informationsindsamling
Ved løbende at indsamle information om et byggeprojekts tilstand, mens de kommunikerer disse data mellem hinanden, kan disse væsner tilpasse sig skiftende miljøer for at bygge komplekse strukturer på tværs af en bred vifte af størrelsesskalaer.
For at efterligne disse insektbyggere i et teknologisk system, skabte Kovac og kolleger fire nøgleteknologier til at forene fordelene ved naturlige bygherrer med tekniske principper. Først skabte de BuilDrones, som er luftdroner, der er tilpasset til at afsætte materialer med en nøjagtighed på 5 mm; for det andet programmerede de disse droner til at bruge et trådløst system til at fortælle andre droner, hvad de laver.
Deres tredje innovation var at bruge separate ScanDrones til at skabe navigations- og opgaveplanlægningssystemer. I stedet for at bygge sig selv, fordeler disse robotter produktionsopgaver mellem BuilDrones, vurderer kvaliteten af deres arbejde og bruger stifindende algoritmer til at beregne, hvordan disse opgaver kan udføres så effektivt som muligt. Endelig identificerede Kovacs team letvægtsmaterialer, der let kunne bæres og deponeres af BuilDrones.
Simple byggeprojekter
For at demonstrere deres system brugte forskerne en gruppe droner til at udføre en række simple byggeprojekter i laboratoriet: herunder at skabe en cirka 2 m høj cylinder, printet af et hurtigthærdende isoleringsskum; og lave en 18 cm høj cylinder af et let, cementlignende materiale.
Indirekte 3D-print skaber indviklede biostilladser til genvækst af knogler og væv
Igennem disse builds viste holdet, at deres system let kunne tilpasse sig variationer i robottal og printgeometri. Hvad mere er, skulle der kun være én person til at overvåge dronernes aktiviteter – for at sikre, at der blev begået minimale fejl.
Kovac og kolleger håber nu, at fleksibiliteten i deres teknologi snart kan se 3D-printende droner anvendt i rigtige byggeprojekter. Dette kan være særligt nyttigt til at bygge på svært tilgængelige, potentielt farlige steder, herunder fjerntliggende bjergområder og de øverste etager af skyskrabere.
Forskningen er beskrevet i Natur.
