3D-печать набирает обороты в строительной отрасли. Как на месте, так и на заводе статические и мобильные роботы печатают материалы для использования в строительных проектах, таких как стальные и бетонные конструкции.

Этот новый подход к 3D-печати, разработанный швейцарскими федеральными лабораториями материаловедения и технологии Imperial и Empa, использует летающих роботов, известных как дроны, которые используют методы коллективного строительства, вдохновленные природными строителями, такими как пчелы и осы, которые работают вместе для создания больших, сложных конструкций.

Беспилотные летательные аппараты в парке, известные под общим названием Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM), работают совместно по единому проекту, адаптируя свои технологии по ходу работы. Они полностью автономны во время полета, но контролируются человеком-диспетчером, который проверяет прогресс и при необходимости вмешивается, основываясь на информации, предоставляемой дронами.

Ведущий автор профессор Ковач из департамента аэронавтики Imperial и Центра робототехники материалов и технологий Empa сказал: "Мы доказали, что дроны могут работать автономно и в тандеме для строительства и ремонта зданий, по крайней мере, в лаборатории. Наше решение масштабируемо и может помочь нам в будущем строить и ремонтировать здания в труднодоступных районах".

Печать 3D-геометрий

Aerial-AM использует как 3D-печать, так и систему планирования траекторий, чтобы помочь дронам адаптироваться к изменениям геометрии конструкции по мере ее сборки. Флот состоит из строительных дронов, которые размещают материалы во время полета, и сканеров контроля качества, которые постоянно измеряют производительность строительных дронов и сообщают о своих следующих производственных шагах.

Чтобы протестировать концепцию, исследователи разработали четыре специальные цементные смеси для изготовления дронов.

На протяжении всего процесса сборки дроны оценивали геометрию печати в режиме реального времени и адаптировали свое поведение, чтобы убедиться, что они соответствуют спецификациям сборки, с точностью изготовления до пяти миллиметров.

Принты, подтверждающие концепцию, включали цилиндр высотой 2,05 метра (72 слоя) из вспененного материала на основе полиуретана и цилиндр высотой 18 сантиметров (28 слоев) из специально разработанного структурного цементирующего материала.

Технология открывает будущие возможности для строительства и ремонта конструкций на высоких высотах или в других труднодоступных местах. Затем исследователи будут работать со строительными компаниями, чтобы проверить решения и предоставить ремонтные и производственные возможности.

Профессор Ковач сказал: "Мы считаем, что наш парк беспилотных летательных аппаратов может помочь снизить затраты и риски при строительстве в будущем по сравнению с традиционными ручными методами".