Onderzoekers ontwerpen 3D-drones om te helpen bij de wederopbouw van rampgebieden


Onderzoekers hebben een zwerm drones geprogrammeerd om kleine torens te 3D-printen, het eerste voorbeeld van vliegende robots die in de lucht dingen printen die kunnen helpen bij de wederopbouw van gebouwen in de nasleep van een natuurramp.

Wetenschappers en ingenieurs lieten zich inspireren door het werk van bijen en wespen die samenwerken om grote ingewikkelde structuren te maken door materialen af te zetten.

Het team van het Imperial College London zag een toekomst voor zich waarin zwermen drones zouden kunnen worden gebruikt om gebouwen te repareren of helemaal opnieuw te maken, zo blijkt uit een artikel in Nature onthuld.

Ze konden de structuren, waarvan sommige meer dan twee meter hoog waren, binnen vijf millimeter van de oorspronkelijke blauwdruk construeren, maar het combineren van 3D-printing technologie met vliegende robots was een enorme uitdaging.

Sarah Lever fotografie. Autonomous Manufacturing Lab, UCL.
Sarah Lever fotografie. Autonoom Productie Lab, UCL.

Een van de moeilijkste uitdagingen was de nauwkeurigheid. Om de stabiliteit van een hoge structuur te garanderen, moet elke laag precies op de laag eronder liggen.

Dus gebruikten de onderzoekers drones die de structuren konden scannen om te zien wat er gebouwd was, wat hen leidde bij het printen van het materiaal op precies de juiste plek.

De drone op de juiste plek krijgen was ook lastig, want ze hebben de neiging om tijdens de vlucht af te drijven, vooral buiten in open omstandigheden. Daarom creëerde het team een printkop die zijn positie aanpast om de beweging van de drone te compenseren.

Minder gewicht

In de bovenstaande video gebruiken de drones expansieschuim om mee te bouwen, het is minder voorspelbaar maar het materiaal is zeer licht, wat uiterst belangrijk is.

De drones moesten zo licht mogelijk zijn om energie te besparen, zoals dronegebruikers weten zijn batterijen een probleem. Het team van het Aerial Robotics Laboratory van het Imperial College London creëerde zelfs een nieuw cementachtig materiaal dat door de drone kon worden gedragen, geprint terwijl het zacht was, en vervolgens zou uitharden.

Video’s genomen in het Imperial College London Aerial Robotics Laboratory
Sarah Lever fotografie. Autonomous Manufacturing Lab, UCL.

Directeur van het team, Mirko Kovac, vertelt MIT Technology Review dat de methode zou kunnen worden gebruikt om gebouwen te bouwen in verre oorden zoals het Artic, of zelfs Mars.

De opmerkelijke technologie zou ook kunnen worden gebruikt voor meer alledaagse taken, zoals het bevestigen van gevels, pylonen of pijpleidingen, zonder steigers te hoeven bouwen.

Net zoals bijen en wespen dat doen, wilden de onderzoekers ervoor zorgen dat de drones efficiënt konden samenwerken. Ze ontwierpen ze om semi-autonoom te zijn, zodat ze zich kunnen aanpassen aan veranderingen tijdens het bouwen.

Printen vanuit de lucht is ook schaalbaar, je hebt geen printer nodig die groter is dan het ding dat je bouwt als je een team van kleinere vliegende printers hebt.

3D printen via drones zou milieuvriendelijker kunnen zijn, omdat bouwers geen grotere printer nodig hebben als ze toegang hebben tot een ploeg vliegende printers.