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飛行中に構築と修復作業を行う3Dプリンティングドローン

September, 26, 2022, London--Imperial College LondonとEmpaの研究者は、蜂からヒントを得た3Dプリンタ群を作製した。飛行中に構造物を構築、修復するためである。

その技術は、究極的には、高いビルなどアクセスが困難な、あるいは危険な箇所で製造や構築、あるいは、被災後の救援工事のために利用できる。。研究成果は、Natureに発表された。

3Dプリンティングは、建設業で勢いを増している。現場と工場の両方で静的、動的ロボットが、建設プロジェクトで使う材料、スチールやコンクリート構造物などの材料をプリントする。

3Dプリンティングへの新しいアプローチは、ドローンとして知られる飛行ロボットを使う。これは、集合的構築法を使う。ミツバチ、カリバチのような自然の構築者からヒントを得たものである。

空中積層造形(Aerial-AM)として知られるドローン部隊が、1枚の設計図から協働して、その技術を徐々に適用していく。ドローン飛行は完全自律的であるが、人制御者がモニタして、ドローンからの情報に基づいて、進行をチェックし、必要なら介入する。

インペリアルの航空工学教授、Empaのロボット工学材料&技術センタ長、論文の主筆Mirko Kovacは、「われわれは、ドローンが自律的に協力して動作し、少なくともラボ内では、ビルディングを建設、修復することを証明した。われわれのソリューションはスケーラブルであり、将来、到達が困難な領域でビルディングの構築、修復に役立つ」と説明している。

3D形状のプリンティング
Aerial-AMは、3Dプリンティングと経路計画フレームワークの両方を使い、構築の進捗にともない、構築物の形状変化へのドローン適応を支援する。ドローン部隊は、飛行中に材料を堆積するBuilDronesと、継続的にBuilDronesの出力を計測し、次の製造ステップについての情報を提供する品質制御ScanDronesで構成されている。

そのコンセプトをテストするために、研究チームは、ドローンが構築に使用する4つのカスタムセメント混合物を作製した。

構築を通じてドローンは、リアルタイムでプリントされた形状を評価し、その行動を建設仕様に確実に合致するように適合させる。これは、5㎜の製造精度である。

概念実証プリントは、ポリウレタン発泡材料の高さ2.05-mの円筒(72層)、カスタムデザイン構造セメント材料の高さ18-㎝(28層)が含まれていた。

同技術は、高い位置、あるいはアクセスが困難な場所で構造物の構築や修復に将来的な可能性を提供する。次に、研究チームは、建設会社と協働してそのソリューションを評価し、修復および製造能力を提供していく。

(詳細は、https://www.imperial.ac.uk)