Các nhóm máy bay không người lái in 3D trên không một ngày nào đó có thể được sử dụng để hoàn thành các dự án xây dựng trong môi trường nguy hiểm hoặc khó tiếp cận – nhờ vào các công nghệ mới được phát triển bởi các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Mirko Kovac tại Đại học Hoàng gia Luân Đôn. Nhóm nghiên cứu lấy cảm hứng từ các loài động vật biết bay như ong, chúng cộng tác để xây dựng các cấu trúc phức tạp.
In 3D đang thúc đẩy sự chuyển đổi nhanh chóng trong ngành xây dựng. Sử dụng robot để xây dựng các cấu trúc từng lớp có thể cải thiện sự an toàn và năng suất của các công trường xây dựng. Nó cũng có thể làm cho các cấu trúc hình học phức tạp trở nên khả thi hơn khi xây dựng, đồng thời giảm chi phí vật liệu và tăng hiệu quả.
Trong nghiên cứu của họ, nhóm của Kovac đã xem xét cách kỹ thuật này có thể tiến thêm một bước nữa bằng cách kết hợp in 3D với những tiến bộ mới nhất trong công nghệ máy bay không người lái. Ý tưởng là các phương tiện bay không người lái có thể bắt chước hành vi của các nhà xây dựng hợp tác trong tự nhiên: bao gồm các nhóm ong, ong bắp cày hoặc mối.
Thu thập thông tin
Bằng cách liên tục thu thập thông tin về trạng thái của một dự án xây dựng, đồng thời truyền đạt dữ liệu này với nhau, những sinh vật này có thể thích ứng với môi trường thay đổi để xây dựng các cấu trúc phức tạp trên nhiều quy mô kích thước.
Để bắt chước những loài côn trùng xây dựng này trong một hệ thống công nghệ, Kovac và các đồng nghiệp đã tạo ra bốn công nghệ chính nhằm thống nhất những lợi thế của những loài côn trùng xây dựng tự nhiên với các nguyên tắc kỹ thuật. Đầu tiên, họ tạo ra BuilDrones, là loại máy bay không người lái được điều chỉnh để lắng đọng vật liệu với độ chính xác là 5 mm; thứ hai, họ lập trình cho những chiếc máy bay không người lái này sử dụng hệ thống không dây để báo cho những chiếc máy bay không người lái khác biết họ đang làm gì.
Cải tiến thứ ba của họ là sử dụng ScanDrone riêng biệt để tạo hệ thống điều hướng và lập kế hoạch nhiệm vụ. Thay vì tự xây dựng, những robot này phân phối nhiệm vụ sản xuất giữa các BuilDrone, đánh giá chất lượng công việc của chúng và sử dụng thuật toán tìm đường để tính toán cách hoàn thành những nhiệm vụ này một cách hiệu quả nhất có thể. Cuối cùng, nhóm của Kovac đã xác định được các vật liệu nhẹ có thể dễ dàng vận chuyển và cất giữ bởi BuilDrones.
Dự án xây dựng đơn giản
Để chứng minh hệ thống của mình, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một nhóm máy bay không người lái để thực hiện một loạt dự án xây dựng đơn giản trong phòng thí nghiệm: bao gồm tạo ra một hình trụ cao khoảng 2 m, được in từ bọt cách nhiệt đông cứng nhanh; và chế tạo một hình trụ cao 18 cm từ vật liệu nhẹ giống như xi măng.
In 3D gián tiếp tạo ra các khung sinh học phức tạp để tái tạo xương và mô
Trong suốt quá trình xây dựng này, nhóm đã chứng minh rằng hệ thống của họ có thể dễ dàng thích ứng với sự thay đổi về số lượng robot và hình dạng in. Hơn nữa, chỉ cần một người giám sát hoạt động của máy bay không người lái - đảm bảo rằng sẽ có những sai sót tối thiểu.
Kovac và các đồng nghiệp hiện hy vọng rằng tính linh hoạt của công nghệ của họ có thể sớm giúp máy bay không người lái in 3D được áp dụng trong các dự án xây dựng thực tế. Điều này có thể đặc biệt hữu ích khi xây dựng ở những vị trí khó tiếp cận, tiềm ẩn nguy hiểm, bao gồm các địa điểm vùng núi hẻo lánh và các tầng trên của tòa nhà chọc trời.
Nghiên cứu được mô tả trong Thiên nhiên.
