Летающие 3D-принтеры

Ученые колледжа Лондона и Empa создали парк летающих дронов для 3D-печати, которые все вместе известны как Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM), для строительства и ремонта конструкций в полете. Их вдохновили на это пчёлы. В конечном итоге эта технология может быть использована для производства и строительства в труднодоступных или опасных местах, таких как высотные здания, или для помощи в строительстве после стихийных бедствий, говорят исследователи, опубликовавшие свою работу под названием «Аддитивное авиационное производство с несколькими автономными системами».

3D-печать прижилась и развивается в строительной отрасли. Как по месту, так и на заводе статические и мобильные роботы печатают материалы для использования в строительных проектах, например стальные и бетонные конструкции. Этот новый подход использует летающих роботов, известных как дроны, использующих методы коллективного строительства, вдохновленные естественными строителями, такими как пчелы и осы.

Дроны Aerial-AM работают совместно по единому плану и адаптируют свои методы по ходу дела. Они полностью автономны во время полета, но за ними наблюдает человек-контролер, который проверяет прогресс и при необходимости вмешивается на основе информации, предоставленной дронами.

Aerial-AM использует как 3D-печать, так и структуру планирования пути, чтобы помочь дронам адаптироваться к изменениям геометрии конструкции по мере строительства. Флот состоит из BuildDrones, которые размещают материалы во время полета, и ScanDrones, контролирующих качество, которые постоянно измеряют производительность BuildDrones и информируют их о следующих шагах.

Чтобы проверить концепцию, исследователи разработали четыре специальных цементных смеси для дронов. На протяжении всей сборки дроны оценивали напечатанную геометрию в режиме реального времени и адаптировали свое поведение, чтобы обеспечить соответствие спецификациям сборки с производственной точностью пять миллиметров. Отпечатки для проверки концепции включали цилиндр высотой 2,05 м (72 слоя) из вспененного материала на основе полиуретана и цилиндр высотой 18 см (28 слоев) из специально разработанного конструкционного цементного материала.

Эта технология Aerial-AM предлагает будущие возможности для строительства и ремонта конструкций на высоких или других труднодоступных местах. Затем исследователи будут работать со строительными компаниями, чтобы проверить решения и предоставить возможности для ремонта и производства. «Мы считаем, что наш парк дронов может помочь снизить затраты и риски строительства в будущем по сравнению с традиционными ручными методами», — сказал профессор Мирко Ковач.

В число соисследователей входят Роберт Стюарт-Смит, Стефан Лойтенеггер, Виджай Павар, Ричард Болл, Крис Уильямс и Пол Шепард, а также их исследовательские группы в UCL, Университете Бата, Университете Пенсильвании, Лондонском университете королевы Марии и Техническом университете Лондона. Мюнхен (ТУМ). Работа была начата доцентом Стюартом-Смитом из UCL и Пенсильванского университета и профессором Мирко Ковачем из Имперского колледжа Лондона и Эмпы после совместного пилотного исследования и награды за демонстрацию ремонта трубопровода.

Эта работа финансировалась Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (часть UKRI), Королевским обществом, программой Европейской комиссии Horizon 2020, стипендией Королевского правительства Таиланда и исследовательской стипендией Университета Бата. Проект также поддерживается Industrial Partners Skanska, Ultimaker, Buro Happold и BRE.