Літаючі 3D-принтери

Вчені коледжу Лондона та Empa створили парк літаючих дронів для 3D-друку, які всі разом відомі як Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM), для будівництва та ремонту конструкцій у польоті. Їх надихнули бджоли. Зрештою, ця технологія може бути використана для виробництва та будівництва у важкодоступних або небезпечних місцях, таких як висотні будівлі, або для допомоги у будівництві після стихійних лих. Це стверджують дослідники, які опублікували свою роботу під назвою «Адитивне авіаційне виробництво з кількома автономними системами».

3D-друк прижився і розвивається у будівельній галузі. Як на місці, так і на заводі статичні та мобільні роботи друкують матеріали для використання в будівельних проєктах, наприклад, сталеві та бетонні конструкції. Цей новий підхід використовує роботів, що літають, відомих як дрони, що використовують методи колективного будівництва, натхненні природними будівельниками, такими як бджоли та оси.

Дрони Aerial-AM працюють разом за єдиним планом й адаптують свої способи в процесі справи. Вони повністю автономні під час польоту, але за ними спостерігає людина-контролер, яка перевіряє прогрес і за необхідності втручається на основі інформації, наданої дроном.

Aerial-AM використовує як 3D-друк, так і структуру планування шляху, щоб допомогти дронам адаптуватися до змін геометрії конструкції в міру будівництва. Флот складається з BuildDrones, які розміщують матеріали під час польоту, та ScanDrones, які контролюють якість, які постійно вимірюють продуктивність BuildDrones та інформують їх про наступні кроки.

Щоб перевірити концепцію, дослідники розробили чотири спеціальні цементні суміші для дронів. Протягом усього складання дрони оцінювали надруковану геометрію в режимі реального часу та адаптували свою поведінку, щоб забезпечити відповідність специфікаціям складання з виробничою точністю п'ять міліметрів. Відбитки для перевірки концепції включали циліндр заввишки 2,05 м (72 шари) із спіненого матеріалу на основі поліуретану та циліндр висотою 18 см (28 шарів) із спеціально розробленого конструкційного цементного матеріалу.

Ця технологія Aerial-AM пропонує майбутні можливості для будівництва та ремонту конструкцій на високих чи інших важкодоступних місцях. Потім дослідники будуть працювати з будівельними компаніями, щоб перевірити рішення та надати можливості для ремонту та виробництва. "Ми вважаємо, що наш парк дронів може допомогти знизити витрати та ризики будівництва в майбутньому порівняно з традиційними ручними методами", - сказав професор Мірко Ковач.

До числа дослідників входять Роберт Стюарт-Сміт, Стефан Лойтенеггер, Віджай Павар, Річард Болл, Кріс Вільямс і Пол Шепард, а також їхні дослідні групи в UCL, Університеті Бата, Університеті Пенсільванії, Лондонському університеті королеви Марії та Технічному. Мюнхен (ТУМ). Робота була розпочата доцентом Стюартом-Смітом з UCL та Пенсільванського університету та професором Мірко Ковачем з Імперського коледжу Лондона та Емпи після спільного пілотного дослідження та нагороди за демонстрацію ремонту трубопроводу.

Ця робота фінансувалася Дослідницькою радою з інженерних та фізичних наук (частина UKRI), Королівським товариством, програмою Європейської комісії Horizon 2020, стипендією Королівського уряду Таїланду та дослідницькою стипендією Університету Бата. Проєкт також підтримується Industrial Partners Skanska, Ultimaker, Buro Happold та BRE.