Ekipe letečih 3D-tiskalnikov bi lahko nekega dne uporabili za dokončanje gradbenih projektov v nevarnih ali težko dostopnih okoljih – zahvaljujoč novim tehnologijam, ki so jih razvili raziskovalci pod vodstvom Mirko Kovač na Imperial College London. Ekipo so navdihnile leteče živali, kot so čebele, ki sodelujejo pri gradnji kompleksnih struktur.
3D-tiskanje spodbuja hitro preobrazbo v gradbeništvu. Uporaba robotov za gradnjo struktur plast za plastjo lahko izboljša varnost in produktivnost gradbišč. Prav tako lahko naredi kompleksne geometrijske strukture bolj izvedljive za gradnjo, hkrati pa zmanjša stroške materiala in poveča učinkovitost.
V svoji študiji je Kovačeva ekipa preučila, kako bi lahko tehniko popeljali še korak dlje s kombinacijo 3D-tiskanja z najnovejšimi dosežki tehnologije dronov. Ideja je, da bi lahko leteča vozila brez posadke posnemala vedenje sodelovalnih graditeljev v naravi: vključno s skupinami čebel, os ali termitov.
Zbiranje informacij
Z nenehnim zbiranjem informacij o stanju gradbenega projekta in medsebojnim sporočanjem teh podatkov se lahko ta bitja prilagajajo spreminjajočim se okoljem in gradijo kompleksne strukture v širokem razponu velikostnih lestvic.
Da bi posnemali te graditelje žuželk v tehnološkem sistemu, so Kovac in njegovi sodelavci ustvarili štiri ključne tehnologije za poenotenje prednosti naravnih gradnikov z inženirskimi načeli. Najprej so ustvarili BuilDrones, ki so brezpilotna letala, ki so prilagojena za odlaganje materialov do 5 mm natančno; drugič, te brezpilotne letalnike so programirali tako, da uporabljajo brezžični sistem za sporočanje drugim brezpilotnim letalom, kaj počnejo.
Njihova tretja inovacija je bila uporaba ločenih ScanDrones za ustvarjanje navigacijskih sistemov in sistemov za načrtovanje nalog. Namesto da bi gradili sami, ti roboti razdelijo proizvodne naloge med BuilDrones, ocenijo kakovost njihovega dela in uporabljajo algoritme za iskanje poti, da izračunajo, kako bi te naloge lahko opravili čim bolj učinkovito. Končno je Kovačeva ekipa identificirala lahke materiale, ki bi jih lahko BuilDrones zlahka prenašali in odložili.
Enostavni gradbeni projekti
Da bi prikazali svoj sistem, so raziskovalci uporabili skupino brezpilotnih letal za izvedbo niza preprostih gradbenih projektov v laboratoriju: vključno z ustvarjanjem približno 2 m visokega valja, natisnjenega iz hitro utrjujoče izolacijske pene; in izdelavo 18 cm visokega valja iz lahkega, cementu podobnega materiala.
Posredni 3D-tiskanje ustvarja zapletene bioskele za ponovno rast kosti in tkiva
Skozi te gradnje je ekipa pokazala, da se lahko njihov sistem brez težav prilagodi spremembam števila robotov in geometrije tiskanja. Še več, samo ena oseba je morala nadzorovati dejavnosti brezpilotnih letal – s čimer je zagotovila, da je prišlo do minimalnih napak.
Kovac in sodelavci zdaj upajo, da bi prilagodljivost njihove tehnologije lahko kmalu omogočila uporabo brezpilotnih letal s 3D-tiskanjem v resničnih gradbenih projektih. To bi lahko bilo še posebej uporabno za gradnjo na težko dostopnih, potencialno nevarnih lokacijah, vključno z oddaljenimi gorskimi kraji in zgornjimi nadstropji nebotičnikov.
Raziskava je opisana v Narava.
