ScanDrone(左)和 BuilDrone(右)。圖片來源:英國倫敦大學學院計算機科學系
英國和瑞士的科學研究人員表示,該技術已經(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,或幫助災后救援建設。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)邦材料科學與技術實驗室 Imperial 和 Empa 領導開發(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圖協(xié)同工作,隨時調(diào)整他們的技術。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。
英國帝國理工學院航空系和 Empa 材料與技術中心機器人技術中心的主要作者 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),采用定制設計的結(jié)構(gòu)膠凝材料。
該技術為在高大或其他難以進入的位置建造和修復結(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成本和風險?!?/p>
使用膠凝材料進行 3D 打印。圖片來源:英國倫敦大學學院計算機科學系
具有泡沫結(jié)構(gòu)的無人機。圖片來源:英國倫敦大學學院計算機科學系
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