Des équipes de drones aéroportés imprimant en 3D pourraient un jour être utilisées pour réaliser des projets de construction dans des environnements dangereux ou difficiles d'accès – grâce aux nouvelles technologies développées par des chercheurs dirigés par Mirko Kovac à l'Imperial College de Londres. L’équipe s’est inspirée des animaux volants tels que les abeilles, qui collaborent pour construire des structures complexes.
L’impression 3D entraîne une transformation rapide dans le secteur de la construction. L’utilisation de robots pour construire des structures couche par couche peut améliorer la sécurité et la productivité des chantiers. Cela peut également rendre la construction de structures géométriques complexes plus réalisable, tout en réduisant les coûts des matériaux et en améliorant l’efficacité.
Dans leur étude, l’équipe de Kovac a examiné comment cette technique pourrait aller plus loin en combinant l’impression 3D avec les dernières avancées en matière de technologie des drones. L’idée est que des véhicules volants sans pilote pourraient imiter le comportement des constructeurs collaboratifs dans la nature : notamment des groupes d’abeilles, de guêpes ou de termites.
La collecte d'informations
En collectant continuellement des informations sur l'état d'un projet de construction, tout en communiquant ces données entre elles, ces créatures peuvent s'adapter à des environnements changeants pour construire des structures complexes sur une large gamme d'échelles de taille.
Pour imiter ces constructeurs d'insectes dans un système technologique, Kovac et ses collègues ont créé quatre technologies clés pour unifier les avantages des constructeurs naturels avec les principes d'ingénierie. Tout d’abord, ils ont créé les BuildDrones, des drones aériens adaptés pour déposer des matériaux avec une précision de 5 mm ; Deuxièmement, ils ont programmé ces drones pour qu’ils utilisent un système sans fil pour indiquer aux autres drones ce qu’ils font.
Leur troisième innovation consistait à utiliser des ScanDrones distincts pour créer des systèmes de navigation et de planification de tâches. Plutôt que de se construire eux-mêmes, ces robots répartissent les tâches de fabrication entre les BuilDrones, évaluent la qualité de leur travail et utilisent des algorithmes de recherche de chemin pour calculer comment ces tâches pourraient être accomplies aussi efficacement que possible. Enfin, l’équipe de Kovac a identifié des matériaux légers qui pourraient être facilement transportés et déposés par les BuildDrones.
Projets de construction simples
Pour démontrer leur système, les chercheurs ont utilisé un groupe de drones pour réaliser une série de projets de construction simples en laboratoire : notamment la création d'un cylindre d'environ 2 m de haut, imprimé à partir d'une mousse isolante à durcissement rapide ; et fabriquer un cylindre de 18 cm de haut à partir d'un matériau léger semblable au ciment.
L'impression 3D indirecte crée des bioéchafaudages complexes pour la repousse des os et des tissus
Tout au long de ces constructions, l’équipe a montré que son système pouvait facilement s’adapter aux variations du nombre de robots et de la géométrie d’impression. De plus, une seule personne était nécessaire pour superviser les activités des drones, garantissant ainsi un minimum d’erreurs.
Kovac et ses collègues espèrent désormais que la flexibilité de leur technologie pourrait bientôt permettre aux drones d'impression 3D d'être appliqués à de véritables projets de construction. Cela pourrait être particulièrement utile pour construire dans des endroits difficiles d’accès et potentiellement dangereux, notamment les sites de montagne isolés et les étages supérieurs des gratte-ciel.
La recherche est décrite dans Nature.
