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L'impression 3D du futur

Une équipe de recherche internationale dirigée par l’expert en drones Mirko Kovac de l’Empa et de l’Imperial University de Londres a pris les abeilles comme modèle pour développer un essaim de drones coopératifs d’impression 3D. Sous contrôle humain, ces robots volants travaillent en équipe pour imprimer des matériaux 3D pour construire ou réparer des structures en vol, comme le rapportent les scientifiques dans l’article de couverture du dernier numéro de Nature.

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

Une nouvelle approche de l’impression 3D – menée dans son développement par l’Imperial University de Londres et l’Empa, les Laboratoires fédéraux suisses de science et technologie des matériaux – utilise des robots volants, appelés drones, qui utilisent des méthodes de design collective inspirées par des constructeurs naturels comme les abeilles et guêpes.

Le système, appelé Aerial Additive Production (Aerial-AM), implique une flotte de drones travaillant ensemble à partir d’un seul plan.

Il 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.

Les chercheurs affirment que contrairement aux méthodes alternatives, l’impression 3D en vol ouvre des portes qui conduiront à la fabrication et à la building sur web-site dans des endroits difficiles d’accès ou dangereux tels que la development de secours submit-catastrophe et les grands immeubles ou infrastructures.

La recherche a été dirigée par le professeur Mirko Kovac du département d’aéronautique de l’Impérial et du centre de robotique des matériaux et de la technologie de l’Empa.

Le professeur Kovac a déclaré : « Nous avons prouvé le notion selon lequel les drones peuvent fonctionner de manière autonome et en tandem pour construire et réparer des bâtiments, au moins en laboratoire. Cette resolution évolutive pourrait aider à la development et à la réparation dans des zones difficiles d’accès, comme les immeubles de grande hauteur..”

Aerial-AM utilise à la fois un cadre d’impression 3D et de planification de trajectoire afin que les drones puissent s’adapter aux versions de géométrie de la construction au fur et à mesure de la development.

Les drones sont entièrement autonomes en vol, mais il y a un contrôleur humain dans la boucle qui peut suivre les progrès et intervenir si nécessaire, en fonction des informations fournies par les drones.

Impression de géométries 3D

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

Tout au extensive de la building, les drones évaluent la géométrie imprimée en temps réel et adaptent leur comportement pour s’assurer qu’ils répondent aux spécifications de development, avec une précision de fabrication de cinq millimètres.

Les impressions de preuve de thought comprenaient un cylindre de 2,05 mètres (72 couches) avec un matériau en mousse à foundation de polyuréthane et un cylindre de 18 centimètres (28 couches) avec un matériau structurel de variety ciment conçu sur mesure.

La technologie offre des possibilités futures pour la design et la réparation de buildings dans des endroits illimités, en hauteur ou difficiles d’accès. Ensuite, les chercheurs travailleront avec des entreprises de design pour valider les options et fournir des capacités de réparation et de fabrication. Ils pensent que la technologie permettra de réaliser des économies importantes et de réduire les risques d’accès par rapport aux méthodes manuelles traditionnelles.

Les co-chercheurs incluent Robert Stuart-Smith, Stefan Leutenegger, Vijay Pawar, Richard Ball, Chris Williams et Paul Shephard, et leurs équipes de recherche à l’UCL, à l’Université de Tub, à l’Université de Pennsylvanie, à l’Université Queen Mary et à l’Université de Munich.

Ce travail a été financé par le Conseil de recherche en génie et en sciences physiques, qui fait partie de l’UKRI. Il a été lancé par le professeur adjoint Stuart-Smith et le professeur Kovac après une collaboration de recherche pilote et un prix pour une démonstration sur la réparation des pipelines. Le projet est également soutenu par Industrial Associates Skanska, Ultimaker, Burohappold et BRE.