Zespoły latających dronów drukujących 3D mogą pewnego dnia zostać wykorzystane do realizacji projektów budowlanych w niebezpiecznych lub trudno dostępnych środowiskach – dzięki nowym technologiom opracowanym przez naukowców pod kierunkiem Mirko Kovac w Imperial College London. Zespół zainspirował się latającymi zwierzętami, takimi jak pszczoły, które współpracują przy budowie złożonych konstrukcji.
Druk 3D napędza szybką transformację w branży budowlanej. Wykorzystanie robotów do budowania konstrukcji warstwa po warstwie może poprawić bezpieczeństwo i produktywność placów budowy. Może również ułatwić budowanie złożonych struktur geometrycznych, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów materiałów i zwiększeniu wydajności.
W swoich badaniach zespół Kovaca przyjrzał się, w jaki sposób technikę można posunąć o krok dalej, łącząc drukowanie 3D z najnowszymi osiągnięciami technologii dronów. Pomysł polega na tym, że bezzałogowe pojazdy latające mogą naśladować zachowanie współpracujących budowniczych w przyrodzie: w tym grup pszczół, os lub termitów.
Zbieranie informacji
Stale zbierając informacje o stanie projektu budowlanego, jednocześnie przekazując te dane między sobą, te stworzenia mogą dostosowywać się do zmieniającego się środowiska, aby budować złożone struktury w szerokim zakresie skal wielkości.
Aby naśladować tych budowniczych owadów w systemie technologicznym, Kovac i współpracownicy stworzyli cztery kluczowe technologie, które łączą zalety naturalnych budowniczych z zasadami inżynierii. Najpierw stworzyli BuilDrones, które są powietrznymi dronami, które są przystosowane do nanoszenia materiałów z dokładnością do 5 mm; po drugie, zaprogramowali te drony, aby używały systemu bezprzewodowego do informowania innych dronów o tym, co robią.
Trzecią innowacją było wykorzystanie oddzielnych ScanDrones do tworzenia systemów nawigacji i planowania zadań. Zamiast budować się same, roboty te rozdzielają zadania produkcyjne między BuilDrone, oceniają jakość swojej pracy i wykorzystują algorytmy wyszukiwania ścieżek, aby obliczyć, w jaki sposób te zadania można wykonać tak wydajnie, jak to możliwe. Wreszcie zespół Kovaca zidentyfikował lekkie materiały, które mogą być łatwo przenoszone i składowane przez BuilDrones.
Proste projekty budowlane
Aby zademonstrować swój system, naukowcy wykorzystali grupę dronów do przeprowadzenia w laboratorium szeregu prostych projektów budowlanych: w tym stworzenia cylindra o wysokości około 2 m, wydrukowanego z szybkoutwardzalnej pianki izolacyjnej; oraz wykonanie cylindra o wysokości 18 cm z lekkiego, podobnego do cementu materiału.
Pośredni druk 3D tworzy skomplikowane biorusztowania do odrastania kości i tkanek
W trakcie tych konstrukcji zespół wykazał, że ich system może łatwo dostosować się do zmian liczby robotów i geometrii wydruku. Co więcej, do nadzorowania działań dronów potrzebna była tylko jedna osoba – co zapewniało minimalizację błędów.
Kovac i jego koledzy mają teraz nadzieję, że elastyczność ich technologii pozwoli wkrótce zobaczyć drony drukujące 3D w rzeczywistych projektach budowlanych. Może to być szczególnie przydatne w przypadku budowania w trudno dostępnych, potencjalnie niebezpiecznych miejscach, w tym w odległych miejscach górskich i na wyższych piętrach drapaczy chmur.
Badania opisano w Natura.
