Les drones d’impression 3D travaillent comme des abeilles pour construire et réparer des structures en volant.
Selon les chercheurs, cette technologie, qui a été testée en laboratoire, pourrait à terme être utilisée pour la fabrication et la construction dans des endroits difficiles d’accès ou dangereux, comme les grands immeubles, ou pour aider à la construction de secours après une catastrophe.
L’impression 3D gagne du terrain dans le secteur de la construction. Sur le site et en usine, des robots statiques et mobiles impriment des matériaux destinés à être utilisés dans des projets de construction, tels que des structures en acier et en béton.
Cette nouvelle approche de l’impression 3D, dont le développement a été mené par l’Impériale et l’Empa, le Laboratoire fédéral suisse de science et technologie des matériaux, fait appel à des robots volants, appelés drones, qui utilisent des méthodes de construction collectives inspirées des bâtisseurs naturels, comme les abeilles et les guêpes, qui travaillent ensemble pour créer de grandes structures complexes.
Les drones de la flotte, connus sous le nom d’Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM), travaillent en coopération à partir d’un plan unique, adaptant leurs techniques au fur et à mesure. Ils sont entièrement autonomes lorsqu’ils volent, mais sont surveillés par un contrôleur humain qui vérifie les progrès et intervient si nécessaire, sur la base des informations fournies par les drones.
L’auteur principal, le professeur Kovac, du département d’aéronautique de l’Imperial College et du centre de robotique de l’Empa (Materials and Technology Center of Robotics), a déclaré : « Nous avons prouvé que les drones peuvent être utilisés de manière autonome : « Nous avons prouvé que les drones peuvent travailler de manière autonome et en tandem pour construire et réparer des bâtiments, du moins en laboratoire. Notre solution est évolutive et pourrait nous aider à construire et réparer des bâtiments dans des zones difficiles d’accès à l’avenir. »
Aerial-AM utilise à la fois un cadre d’impression 3D et de planification de parcours pour aider les drones à s’adapter aux variations de la géométrie de la structure au fur et à mesure de la construction. La flotte se compose de BuilDrones, qui déposent les matériaux pendant le vol, et de ScanDrones de contrôle de la qualité qui mesurent en permanence le rendement des BuilDrones et informent les prochaines étapes de fabrication.
Pour tester le concept, les chercheurs ont développé quatre mélanges cimentaires sur mesure pour les drones.
Tout au long de la construction, les drones ont évalué la géométrie imprimée en temps réel et ont adapté leur comportement pour s’assurer qu’ils répondaient aux spécifications de la construction, avec une précision de cinq millimètres.
Les impressions de validation du concept comprenaient un cylindre de 2,05 mètres de haut (72 couches) avec un matériau en mousse à base de polyuréthane, et un cylindre de 18 centimètres de haut (28 couches) avec un matériau cimentaire structurel conçu sur mesure.
Cette technologie offre des possibilités futures pour la construction et la réparation de structures en hauteur ou dans d’autres endroits difficiles d’accès. Ensuite, les chercheurs travailleront avec des entreprises de construction pour valider les solutions et fournir des capacités de réparation et de fabrication.
Le professeur Kovac a déclaré : « Nous pensons que notre flotte de drones pourrait contribuer à réduire les coûts et les risques de la construction à l’avenir, par rapport aux méthodes manuelles traditionnelles. »
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