Ilmassa olevien 3D-tulostusdroneiden ryhmiä voitaisiin jonain päivänä käyttää rakennusprojektien loppuunsaattamiseen vaarallisissa tai vaikeapääsyisissä ympäristöissä – uusien tekniikoiden ansiosta, joita ovat kehittäneet tutkijat. Mirko Kovac Lontoon Imperial Collegessa. Tiimi sai inspiraationsa lentävistä eläimistä, kuten mehiläisistä, jotka tekevät yhteistyötä rakentaakseen monimutkaisia rakenteita.
3D-tulostus ajaa nopeaa muutosta rakennusalalla. Robottien käyttäminen rakenteiden rakentamiseen kerros kerrokselta voi parantaa rakennustyömaiden turvallisuutta ja tuottavuutta. Se voi myös tehdä monimutkaisista geometrisista rakenteista helpompia rakentaa, samalla alentaa materiaalikustannuksia ja parantaa tehokkuutta.
Tutkimuksessaan Kovacin tiimi tarkasteli, kuinka tekniikkaa voitaisiin viedä askeleen pidemmälle yhdistämällä 3D-tulostus drone-tekniikan viimeisimpiin saavutuksiin. Ajatuksena on, että miehittämättömät lentävät ajoneuvot voisivat jäljitellä yhteistyöhön osallistuvien rakentajien käyttäytymistä luonnossa: mukaan lukien mehiläisryhmiä, ampiaisia tai termiittiä.
Tiedonkeruu
Keräämällä jatkuvasti tietoa rakennusprojektin tilasta ja välittämällä näitä tietoja keskenään, nämä olennot voivat sopeutua muuttuviin ympäristöihin rakentaakseen monimutkaisia rakenteita useissa eri kokoluokissa.
Jäljitelläkseen näitä hyönteisten rakentajia teknologisessa järjestelmässä Kovac ja kollegat loivat neljä keskeistä teknologiaa yhdistääkseen luonnollisten rakentajien edut suunnitteluperiaatteisiin. Ensin he loivat BuilDrones, jotka ovat ilmadroneja, jotka on mukautettu tallettamaan materiaaleja 5 mm:n tarkkuudella; Toiseksi he ohjelmoivat nämä droonit käyttämään langatonta järjestelmää kertomaan muille droneille, mitä he tekevät.
Heidän kolmas innovaationsa oli käyttää erillisiä ScanDroneita navigointi- ja tehtäväsuunnittelujärjestelmien luomiseen. Itse rakentamisen sijaan nämä robotit jakavat valmistustehtävät BuilDronien kesken, arvioivat työnsä laatua ja käyttävät polunhakualgoritmeja laskeakseen, kuinka nämä tehtävät voitaisiin suorittaa mahdollisimman tehokkaasti. Lopuksi Kovacin tiimi tunnisti kevyitä materiaaleja, joita BuilDrones voi helposti kuljettaa ja tallettaa.
Yksinkertaiset rakennusprojektit
Järjestelmänsä esittelemiseksi tutkijat käyttivät ryhmä droneja toteuttamaan useita yksinkertaisia rakennusprojekteja laboratoriossa: mukaan lukien noin 2 m korkean sylinterin luominen, joka oli painettu nopeasti kovettuvasta eristevaahdosta; ja 18 cm korkean sylinterin valmistaminen kevyestä, sementtimäisestä materiaalista.
Epäsuora 3D-tulostus luo monimutkaisia biotelineitä luun ja kudosten uudelleenkasvulle
Koko näiden rakennelmien aikana tiimi osoitti, että heidän järjestelmänsä mukautui helposti robottien lukumäärän ja tulostusgeometrian vaihteluihin. Lisäksi vaadittiin vain yksi henkilö valvomaan droonien toimintaa – varmistaen, että virheitä tehdään mahdollisimman vähän.
Kovac ja kollegat toivovat nyt, että heidän teknologiansa joustavuuden ansiosta 3D-tulostusdroneja voidaan pian soveltaa todellisiin rakennusprojekteihin. Tämä voi olla erityisen hyödyllistä rakennettaessa vaikeapääsyisiä, mahdollisesti vaarallisia paikkoja, mukaan lukien syrjäiset vuoristoalueet ja pilvenpiirtäjien ylemmät kerrokset.
Tutkimusta kuvataan luonto.
