Os drones de impressão 3D funcionam como abelhas para construir e reparar estruturas enquanto voam

ScanDrone (esquerda) e BuildDrone (direita). Crédito:University College London, Departamento de Ciência da Computação, Londres. Dr. Vijay M. Pawar &Robert Stuart-Smith, Laboratório de Manufatura Autônoma.

A tecnologia, que foi testada em laboratório, pode ser usada para fabricar e construir em locais de difícil acesso ou perigosos, como prédios altos ou ajudar na construção de socorro pós-desastres, dizem os pesquisadores.
A impressão 3D está ganhando força na indústria da construção. Tanto no local quanto na fábrica, robôs estáticos e móveis imprimem materiais para uso em projetos de construção, como estruturas de aço e concreto.

Esta nova abordagem à impressão 3D – liderada em seu desenvolvimento pelo Imperial e Empa, os Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais – usa robôs voadores, conhecidos como drones, que usam métodos de construção coletiva inspirados em construtores naturais como abelhas e vespas que trabalham juntos para criar estruturas grandes e complexas.

Os drones da frota, conhecidos coletivamente como Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM), trabalham cooperativamente a partir de um único projeto, adaptando suas técnicas à medida que avançam. Eles são totalmente autônomos durante o voo, mas são monitorados por um controlador humano que verifica o progresso e intervém se necessário, com base nas informações fornecidas pelos drones.

O autor principal, professor Kovac, do Departamento de Aeronáutica da Imperial e do Centro de Tecnologia e Materiais de Robótica da Empa, disse:"Provamos que os drones podem trabalhar de forma autônoma e em conjunto para construir e reparar edifícios, pelo menos no laboratório. Nossa solução é escalável e poderia nos ajudar a construir e reparar prédios em áreas de difícil acesso no futuro."

Impressão de geometrias 3D

Aerial-AM usa uma impressão 3D e uma estrutura de planejamento de caminho para ajudar os drones a se adaptarem às variações na geometria da estrutura à medida que a construção avança. A frota é composta por BuildDrones, que depositam materiais durante o voo, e ScanDrones de controle de qualidade que medem continuamente a produção dos BuildDrones e informam suas próximas etapas de fabricação.

Para testar o conceito, os pesquisadores desenvolveram quatro misturas de cimento sob medida para os drones construirem.

Ao longo da construção, os drones avaliaram a geometria impressa em tempo real e adaptaram seu comportamento para garantir que atendessem às especificações de construção, com precisão de fabricação de cinco milímetros.

As impressões de prova de conceito incluíram um cilindro de 2,05 metros de altura (72 camadas) com um material de espuma à base de poliuretano e um cilindro de 18 centímetros de altura (28 camadas) com um material cimentício estrutural projetado sob medida.

A tecnologia oferece possibilidades futuras para construir e reparar estruturas em locais altos ou de difícil acesso. Em seguida, os pesquisadores trabalharão com empresas de construção para validar as soluções e fornecer recursos de reparo e fabricação.

O professor Kovac disse:“Acreditamos que nossa frota de drones pode ajudar a reduzir os custos e riscos de construção no futuro, em comparação com os métodos manuais tradicionais”.

Drone com estrutura de espuma. Crédito:University College London, Departamento de Ciência da Computação, Londres. Dr. Vijay M. Pawar &Robert Stuart-Smith, Laboratório de Manufatura Autônoma.
BuildDrone. Crédito:University College London, Departamento de Ciência da Computação, Londres. Dr. Vijay M. Pawar &Robert Stuart-Smith, Laboratório de Manufatura Autônoma.
Impressão 3D com material cimentício. Crédito:University College London, Departamento de Ciência da Computação, Londres. Dr Vijay M. Pawar &Robert Stuart-Smith, Autônomo