Team av luftbårne 3D-printende droner kan en dag brukes til å fullføre byggeprosjekter i farlige eller vanskelig tilgjengelige miljøer – takket være ny teknologi utviklet av forskere ledet av Mirko Kovac ved Imperial College London. Teamet ble inspirert av flygende dyr som bier, som samarbeider for å bygge komplekse strukturer.
3D-printing driver en rask transformasjon i byggebransjen. Å bruke roboter til å bygge opp strukturer lag for lag kan forbedre sikkerheten og produktiviteten på byggeplasser. Det kan også gjøre komplekse geometriske strukturer mer gjennomførbare å bygge, samtidig som det reduserer materialkostnader og øker effektiviteten.
I studien deres så Kovacs team på hvordan teknikken kan tas et skritt videre ved å kombinere 3D-utskrift med de siste fremskrittene innen droneteknologi. Tanken er at ubemannede flygende kjøretøy kan etterligne oppførselen til samarbeidsbyggere i naturen: inkludert grupper av bier, veps eller termitter.
Informasjonsinnhenting
Ved kontinuerlig å samle informasjon om tilstanden til et byggeprosjekt, mens de kommuniserer disse dataene mellom hverandre, kan disse skapningene tilpasse seg skiftende miljøer for å bygge komplekse strukturer på tvers av et bredt spekter av størrelsesskalaer.
For å etterligne disse insektbyggerne i et teknologisk system, skapte Kovac og kollegene fire nøkkelteknologier for å forene fordelene med naturlige byggherrer med tekniske prinsipper. Først skapte de BuilDrones, som er luftdroner som er tilpasset for å deponere materialer med en nøyaktighet på 5 mm; for det andre programmerte de disse dronene til å bruke et trådløst system for å fortelle andre droner hva de gjør.
Deres tredje innovasjon var å bruke separate ScanDrones for å lage navigasjons- og oppgaveplanleggingssystemer. I stedet for å bygge seg selv, fordeler disse robotene produksjonsoppgaver mellom BuilDrones, vurderer kvaliteten på arbeidet deres og bruker stifinnende algoritmer for å beregne hvordan disse oppgavene kan utføres så effektivt som mulig. Til slutt identifiserte Kovacs team lette materialer som lett kunne bæres og deponeres av BuilDrones.
Enkle byggeprosjekter
For å demonstrere systemet deres brukte forskerne en gruppe droner til å utføre en rekke enkle byggeprosjekter i laboratoriet: inkludert å lage en omtrent 2 m høy sylinder, trykt fra et hurtigherdende isolasjonsskum; og lage en 18 cm høy sylinder av et lett, sementlignende materiale.
Indirekte 3D-utskrift skaper intrikate biostillaser for gjenvekst av bein og vev
Gjennom disse byggene viste teamet at systemet deres lett kunne tilpasse seg variasjoner i robottall og utskriftsgeometri. Dessuten var det bare én person som måtte overvåke dronenes aktiviteter – for å sikre at det ble gjort minimale feil.
Kovac og kollegene håper nå at fleksibiliteten til teknologien deres snart kan se 3D-utskriftsdroner brukt i virkelige byggeprosjekter. Dette kan være spesielt nyttig for å bygge på vanskelig tilgjengelige, potensielt farlige steder, inkludert avsidesliggende fjellsteder og de øvre etasjene i skyskrapere.
Forskningen er beskrevet i Natur.
