De technologie, die in het laboratorium is getest, zou uiteindelijk kunnen worden gebruikt voor productie en bouw op moeilijk toegankelijke of gevaarlijke locaties zoals hoge gebouwen of hulp bij constructie na rampen, zeggen de onderzoekers.

3D-printen wint aan kracht in de bouwsector. Zowel op locatie als in de fabriek printen statische en mobiele robots materialen voor gebruik in bouwprojecten, zoals staal- en betonconstructies.

Deze nieuwe benadering van 3D-printen – bij de ontwikkeling geleid door Imperial en Empa, de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalwetenschap en -technologie – maakt gebruik van vliegende robots, bekend als drones, die collectieve bouwmethoden gebruiken die zijn geïnspireerd op natuurlijke bouwers zoals bijen en wespen die samenwerken om grote, ingewikkelde structuren te creëren.

De drones in de vloot, gezamenlijk bekend als Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM), werken samen vanuit één enkele blauwdruk en passen hun technieken gaandeweg aan. Ze zijn volledig autonoom tijdens het vliegen, maar worden gecontroleerd door een menselijke controller die de voortgang controleert en indien nodig ingrijpt op basis van de informatie die door de drones wordt verstrekt.

Hoofdauteur Professor Kovac, van Imperial's Department of Aeronautics en Empa's Materials and Technology Center of Robotics zei:"We hebben bewezen dat drones autonoom en in tandem kunnen werken om gebouwen te bouwen en te repareren, in ieder geval in het laboratorium. Onze oplossing is schaalbaar en zou ons in de toekomst kunnen helpen bij het bouwen en repareren van gebouwen in moeilijk bereikbare gebieden."

3D-geometrieën afdrukken

Aerial-AM gebruikt zowel een 3D-print- als een padplanningskader om de drones te helpen zich aan te passen aan variaties in de geometrie van de structuur naarmate de bouw vordert. De vloot bestaat uit BuilDrones, die materialen tijdens de vlucht deponeren, en kwaliteitscontrolerende ScanDrones die continu de output van de BuilDrones meten en hun volgende productiestappen informeren.

Om het concept te testen, ontwikkelden de onderzoekers vier op maat gemaakte cementmengsels voor de drones om mee te bouwen.

Tijdens de bouw hebben de drones de geprinte geometrie in realtime beoordeeld en hun gedrag aangepast om ervoor te zorgen dat ze voldeden aan de bouwspecificaties, met een fabricagenauwkeurigheid van vijf millimeter.

De proof-of-concept prints omvatten een 2,05 meter hoge cilinder (72 lagen) met een op polyurethaan gebaseerd schuimmateriaal en een 18 centimeter hoge cilinder (28 lagen) met een op maat ontworpen structureel cementachtig materiaal.

De technologie biedt toekomstige mogelijkheden voor het bouwen en repareren van constructies op hoge of andere moeilijk bereikbare locaties. Vervolgens zullen de onderzoekers samenwerken met bouwbedrijven om de oplossingen te valideren en reparatie- en productiemogelijkheden te bieden.

Professor Kovac zei:"Wij geloven dat onze vloot van drones kan helpen de kosten en risico's van constructie in de toekomst te verminderen, vergeleken met traditionele handmatige methoden."

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature . + Verder verkennen

Steden van de toekomst kunnen worden gebouwd door robots die de natuur nabootsen