Drony dokáží stavět za letu jako vosy

2022/ 01.10.

3D tisk ve stavebnictví po éře experimentálních projektů nabírá na síle. Statické a mobilní roboty tisknou na místě i v továrně materiály pro použití ve stavebních projektech, jako jsou ocelové a betonové konstrukce. A nyní už staví i za letu.

Kooperující stavební drony ve flotile, souhrnně známé jako Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM), spolupracují na základě jednotného plánu a průběžně přizpůsobují a optimalizují své techniky. Během letu jsou plně autonomní, ale monitorovány lidským operátorem, který kontroluje postup a v případě potřeby zasáhne na základě informací z dronů.

Tento nový přístup k 3D tisku – vedený londýnskou Imperial College a švýcarskými Federálními laboratořemi materiálové vědy a technologie Empa – využívá létající roboty ke kolektivní stavební metodě inspirované přírodními staviteli, jako jsou včely a vosy. Ve vzájemné spolupráci vytvářejí i složité konstrukční struktury.

3D tisk z cementizujícího materiálu, stavební BuilDron (vpravo) a kontrolní ScanDron (vlevo). Foto: Imperial College London

„Dokázali jsme, že drony mohou pracovat autonomně a v tandemu při stavbě a opravě budov, alespoň v laboratoři. Naše řešení je škálovatelné a v budoucnu by nám mohly pomoci postavit a opravit budovy v těžko dostupných oblastech," řekl vedoucí autor projektu profesor Mirko Kovac z Imperial College.

Koncept označovaný jako Aerial-AM využívá jak 3D tisk, tak rámec pro plánování cest, aby pomohl dronům přizpůsobit se změnám v geometrii konstrukce v průběhu stavby. Flotila se skládá ze stavebních tzv. BuilDronů ukládajících materiály během letu, a ScanDronů kontrolujících kvalitu, které nepřetržitě měří výstup BuilDronů a informují o jejich dalších výrobních krocích.

Detail skládání vrstev ze strukturovaného cementového materiálu.

K otestování konceptu výzkumníci vyvinuli čtyři cementové směsi pro drony, z nichž mohou stavět. Výtisky proof-of-concept zahrnovaly 2,05 m vysoký válec (skládaný ze 72 vrstev) s pěnovým materiálem na bázi polyuretanu a 18 cm vysoký válec (z 28 vrstev) se strukturovaným cementovým materiálem.

Během stavby drony vyhodnocovaly tištěnou geometrii v reálném čase a přizpůsobovaly své chování tak, aby splňovaly specifikace sestavení s výrobní přesností 5 mm.

Technologie by podle výzkumníků mohla být použita např. pro výrobu a stavbu na těžko přístupných nebo nebezpečných místech, jako jsou vysoké budovy, nebo by mohla pomoci při stavebních pracích v rámci pomoci po katastrofách apod.