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Les drones d'impression 3D fonctionnent comme des abeilles pour construire et réparer des structures en vol


La technologie, qui a été testée en laboratoire, pourrait finalement être utilisée pour la fabrication et la construction dans des endroits difficiles d’accès ou dangereux tels que les immeubles de grande hauteur ou pour aider à la construction de secours après une catastrophe, selon les chercheurs.

L’impression 3D prend de l’ampleur dans le secteur de la construction. Tant sur site qu’en usine, des robots statiques et mobiles impriment des matériaux à utiliser dans des projets de construction, tels que des structures en acier et en béton.

Cette nouvelle approche de l’impression 3D – dirigée dans son développement par l’Impérial et l’Empa, les Laboratoires fédéraux suisses de science et technologie des matériaux – utilise des robots volants, appelés drones, qui utilisent des méthodes de construction collectives inspirées par des constructeurs naturels comme les abeilles et les guêpes qui travailler ensemble pour créer de grandes structures complexes.

Les drones de la flotte, connus collectivement sous le nom de fabrication additive aérienne (Aerial-AM), travaillent en coopération à partir d’un seul plan, adaptant leurs techniques au fur et à mesure. Ils sont entièrement autonomes en vol mais sont surveillés par un contrôleur humain qui vérifie la progression 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 et du centre de robotique des matériaux et de la technologie de l’Empa, a déclaré  : “Nous avons prouvé que les drones peuvent fonctionner 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 à réparer des bâtiments dans des zones difficiles d’accès à l’avenir.”

Impression de géométries 3D

Aerial-AM utilise à la fois un cadre d’impression 3D et de planification de trajectoire pour aider les drones à s’adapter aux variations de géométrie de la structure au fur et à mesure de la construction. La flotte se compose de BuilDrones, qui déposent des matériaux pendant le vol, et de ScanDrones de contrôle de la qualité qui mesurent en permanence la production des BuilDrones et informent sur leurs prochaines étapes de fabrication.

Pour tester le concept, les chercheurs ont développé quatre mélanges cimentaires sur mesure avec lesquels les drones peuvent construire.

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 respectaient les spécifications de construction, avec une précision de fabrication de cinq millimètres.

Les impressions de preuve de 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.

La technologie offre des possibilités futures pour la construction et la réparation de structures dans des endroits hauts ou 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 aider à réduire les coûts et les risques de construction à l’avenir, par rapport aux méthodes manuelles traditionnelles.”