Squadre di droni con stampa 3D nell'aria potrebbero un giorno essere utilizzate per completare progetti di costruzione in ambienti pericolosi o difficili da raggiungere, grazie alle nuove tecnologie sviluppate da ricercatori guidati da Mirko Kovac all'Imperial College di Londra. Il team è stato ispirato da animali volanti come le api, che collaborano per costruire strutture complesse.
La stampa 3D sta guidando una rapida trasformazione nel settore edile. L'uso dei robot per costruire le strutture strato dopo strato può migliorare la sicurezza e la produttività dei cantieri. Può anche rendere più fattibili la costruzione di strutture geometriche complesse, riducendo i costi dei materiali e aumentando l'efficienza.
Nel loro studio, il team di Kovac ha esaminato come la tecnica potrebbe fare un ulteriore passo avanti combinando la stampa 3D con gli ultimi progressi nella tecnologia dei droni. L'idea è che i veicoli volanti senza pilota possano imitare il comportamento dei costruttori collaborativi in natura: inclusi gruppi di api, vespe o termiti.
Raccolta di informazioni
Raccogliendo continuamente informazioni sullo stato di un progetto edilizio e comunicando questi dati tra loro, queste creature possono adattarsi ad ambienti mutevoli per costruire strutture complesse su un'ampia gamma di scale dimensionali.
Per imitare questi costruttori di insetti in un sistema tecnologico, Kovac e colleghi hanno creato quattro tecnologie chiave per unificare i vantaggi dei costruttori naturali con i principi dell'ingegneria. In primo luogo, hanno creato BuilDrones, che sono droni aerei adattati per depositare materiali con una precisione di 5 mm; in secondo luogo, hanno programmato questi droni per utilizzare un sistema wireless per dire ad altri droni cosa stanno facendo.
La loro terza innovazione è stata l'utilizzo di ScanDrones separati per creare sistemi di navigazione e pianificazione delle attività. Piuttosto che costruirsi da soli, questi robot distribuiscono le attività di produzione tra i BuilDrones, valutano la qualità del loro lavoro e utilizzano algoritmi di ricerca del percorso per calcolare come queste attività potrebbero essere completate nel modo più efficiente possibile. Infine, il team di Kovac ha identificato materiali leggeri che potrebbero essere facilmente trasportati e depositati dai BuilDrones.
Semplici progetti edilizi
Per dimostrare il loro sistema, i ricercatori hanno utilizzato un gruppo di droni per realizzare una serie di semplici progetti di costruzione in laboratorio: inclusa la creazione di un cilindro alto circa 2 m, stampato da una schiuma isolante a polimerizzazione rapida; e realizzare un cilindro alto 18 cm da un materiale leggero simile al cemento.
La stampa 3D indiretta crea intricati bioscaffold per la ricrescita di ossa e tessuti
Durante queste build, il team ha dimostrato che il loro sistema potrebbe adattarsi prontamente alle variazioni dei numeri dei robot e della geometria di stampa. Inoltre, era necessaria una sola persona per supervisionare le attività dei droni, assicurando che venissero commessi errori minimi.
Kovac e colleghi ora sperano che la flessibilità della loro tecnologia possa presto vedere i droni con stampa 3D applicati in progetti di costruzione reali. Ciò potrebbe essere particolarmente utile per costruire in luoghi di difficile accesso e potenzialmente pericolosi, compresi i siti di montagna remoti e i piani superiori dei grattacieli.
La ricerca è descritta in Natura.
