Wetenschappers van de Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) heeft een technologie ontwikkeld waarbij twee robots samen kunnen werken om een ​​betonconstructie te 3D-printen. Deze methode van gelijktijdig 3D-printen, bekend als zwermdruk, maakt de weg vrij voor een team van mobiele robots om in de toekomst nog grotere structuren te printen. Ontwikkeld door assistent-professor Pham Quang Cuong en zijn team bij NTU's Singapore Centre for 3D Printing, deze nieuwe multi-robottechnologie wordt gerapporteerd in Automatisering in de bouw . De NTU-wetenschapper zat eerder dit jaar ook achter het Ikea Bot-project, waarin twee robots in ongeveer negen minuten een Ikea-stoel in elkaar zetten.

Met behulp van een speciaal samengestelde cementmix die geschikt is voor 3D-printen, deze nieuwe ontwikkeling zal unieke betonontwerpen mogelijk maken die momenteel onmogelijk zijn met conventioneel gieten. Constructies kunnen ook op aanvraag en in een veel kortere periode worden geproduceerd.

Momenteel, Voor het 3D-printen van grote betonconstructies zijn enorme printers nodig die groter zijn dan de geprinte objecten, wat onhaalbaar is, aangezien de meeste bouwplaatsen beperkte ruimte hebben. Door meerdere mobiele robots te gebruiken die synchroon kunnen 3D-printen, kunnen grote structuren en speciaal ontworpen gevels overal worden geprint. zolang er voldoende ruimte is voor de robots om zich over het werkterrein te bewegen.

De NTU-robots hebben in acht minuten een 3D-geprinte betonnen constructie van 1,86 m x 0,46 m x 0,13 m geprint. Het duurde twee dagen om uit te harden en een week voordat het zijn volledige sterkte had bereikt voordat het klaar was voor installatie.

"We hadden een team van robots voor ogen dat naar een werkplek kan worden getransporteerd, print grote stukken betonconstructies en ga dan door naar het volgende project zodra de onderdelen zijn afgedrukt, " verklaarde Asst Prof Pham van NTU's School of Mechanical and Aerospace Engineering.

"Dit onderzoek bouwt voort op de kennis die we hebben opgedaan bij het ontwikkelen van een robot om autonoom een ​​Ikea-stoel in elkaar te zetten. Maar dit laatste project is complexer qua planning, executie, en op een veel grotere schaal."

Het gelijktijdig printen van betonconstructies met twee mobiele robots was een enorme uitdaging, omdat beide robots op hun plaats moeten bewegen en hun onderdelen moeten printen zonder met elkaar in botsing te komen. Het printen van de betonconstructie in segmenten is ook niet acceptabel, aangezien de verbindingen tussen de twee delen niet goed hechten als het beton niet overlapt tijdens het drukproces. Dit meerstappenproces begint met het in kaart brengen van het te printen ontwerp en het toewijzen van een specifiek deel van het printen aan een robot. Vervolgens gebruikt het een speciaal algoritme om ervoor te zorgen dat elk van de robotarmen niet botst tijdens het gelijktijdig afdrukken.

Met behulp van nauwkeurige locatiepositionering, de robots komen dan op hun plaats en printen de onderdelen goed uitgelijnd, ervoor te zorgen dat de verbindingen tussen de afzonderlijke delen elkaar overlappen. Eindelijk, het mengen en pompen van de gespecialiseerde vloeibare betonmix moet gelijkmatig en gesynchroniseerd worden om consistentie te garanderen. Professor Chua Chee Kai, uitvoerend directeur van het Singapore Centre for 3D Printing, genoemde disruptieve Industrie 4.0-technologieën zoals additive manufacturing kunnen nog verder worden ontwikkeld in combinatie met andere innovatieve technologieën zoals robotica, AI, materiaalwetenschap en groene productietechnieken.

"Dit printproject met meerdere robots is zeer interdisciplinair, waarbij robotici moeten samenwerken met materiaalwetenschappers om afdrukbaar beton te maken. Om het eindresultaat van een sterke betonconstructie te realiseren, we moesten hun expertise combineren met werktuigbouwkundigen en civieltechnische experts. Deze innovatie laat de industrie zien wat nu haalbaar is, en bewijst wat er in de toekomst mogelijk is als we creatief zijn in het ontwikkelen van nieuwe technologieën om conventionele bouw- en constructiemethoden te verbeteren."

Vooruit gaan, het NTU-onderzoeksteam zal kijken naar de integratie van nog meer robots om structuren op grotere schaal te printen, optimalisatie van het afdrukalgoritme voor consistente prestaties en verbetering van het betonmateriaal voor snellere uitharding.