3D打印無人機像蜜蜂一樣在飛行時建造和修復(fù)結(jié)構(gòu)
研究人員表示，該技術(shù)已經(jīng)在實驗室進行了測試，最終可用于在高樓等難以進入或危險的地方進行制造和建造，或幫助災(zāi)后救援建設(shè)。
3D打印在建筑行業(yè)的勢頭越來越猛。在現(xiàn)場和工廠中，靜態(tài)和移動機器人打印用于建筑項目的材料，例如鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)。
這種新的3D打印方法——由瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實驗室Imperial和Empa領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)——使用稱為無人機的飛行機器人，其使用受蜜蜂和黃蜂等自然建造者啟發(fā)的集體建造方法。創(chuàng)造大而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
機隊中的無人機統(tǒng)稱為空中增材制造(Aerial-AM)，它們從一個單一的藍(lán)圖協(xié)同工作，隨時調(diào)整他們的技術(shù)。它們在飛行時是完全自主的，但由人工控制員監(jiān)控，該控制員根據(jù)無人機提供的信息檢查進展并在必要時進行干預(yù)。
帝國理工學(xué)院航空系和Empa材料與技術(shù)中心機器人技術(shù)中心的主要作者Kovac教授說：“我們已經(jīng)證明，至少在實驗室中，無人機可以自主和協(xié)同工作來建造和維修建筑物。我們的解決方案具有可擴展性和可以幫助我們將來在難以到達的地區(qū)建造和維修建筑物。”
打印3D幾何圖形
Aerial-AM同時使用3D打印和路徑規(guī)劃框架來幫助無人機在建造過程中適應(yīng)結(jié)構(gòu)幾何形狀的變化。該機隊由在飛行過程中存放材料的BuilDrones和持續(xù)測量BuilDrones輸出并告知其下一步制造步驟的質(zhì)量控制ScanDrones組成。
為了測試這個概念，研究人員開發(fā)了四種定制的水泥混合物供無人機建造。
在整個構(gòu)建過程中，無人機實時評估打印的幾何形狀并調(diào)整其行為以確保它們符合構(gòu)建規(guī)范，制造精度為5毫米。
概念驗證印刷品包括一個2.05米高的圓柱體(72層)，采用聚氨酯基泡沫材料，以及一個18厘米高的圓柱體(28層)，采用定制設(shè)計的結(jié)構(gòu)膠凝材料。
該技術(shù)為在高大或其他難以進入的位置建造和修復(fù)結(jié)構(gòu)提供了未來的可能性。接下來，研究人員將與建筑公司合作，驗證解決方案并提供維修和制造能力。
Kovac教授說：“與傳統(tǒng)的手動方法相比，我們相信我們的無人機機隊可以幫助降低未來的建設(shè)成本和風(fēng)險。”
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