A team of UK-based researchers have built a swarm of drones capable of working in tandem to accurately 3D print intricate concrete structures.
该团队的工作流程被认为是完全大赛结构3D打印框架的第一个例子，它将用于指导挤出机的无人机引导到正确位置的扫描无人机，并确保任何印刷层重叠。
使用这种方法，工程师的“ Buildrones”配备了旨在解释空中漂移的定制打印头，已被证明能够自主创建强大的塔楼和圆顶般的印花。借助进一步的研发，可以将这些机器人组成的群体被部署，以在偏远的气候灾难灾害地区建造和维修基础设施，传统建筑无法实现。
自然风格的群
继续进行大量研究，以开发配备3D印刷的机器人和龙门机器人系统。这个想法是，如果部署在建筑工地上，这种机械可以帮助脱离风险的危险任务，并以推动潜在生产率提高的方式自动化其他任务。
但是，在他们的论文中，英国的团队突出了这些技术目前如何需要“扩展机器人硬件的扩展”到“比所需的制造信封更大”。工程师说，这个宽敞的占地面积使其他机械或现场人员的平行操作“困难和危险”，而功率容量限制则阻止了它们的远程使用。
为了解决这些感知到的问题，工程师转向了一个不太可能的灵感来源：黄蜂群。在他们的自然栖息地中，黄蜂共同努力，将材料沉积到巢中，他们的女王可以产卵。
在这个前提的基础上，研究人员现在已经建立了自己的一群，由3D打印构建以及“扫描式”组成，以供指导。从理论上讲，该小组说，这个“空中AM”框架可以通过多个机器人进行“无限制，无限制和可扩展”的结构。
实现自动“空中AM”
To enable their swarm to fly autonomously and in unison, the researchers programmed drones to operate in two loops. In the first, BuilDrones are used to deposit a layer, before ScanDrones then validate this has happened successfully and guide the next layer, facilitating a process of context-driven deposition.
一旦团队为这些无人机提供了必要的实时轨迹适应，材料挤出和打印监测功能，他们就会以各种规模进行测试。最初，工程师尝试了3D打印由快速启用泡沫制成的两米高的结构，这是由于其绝缘和模板应用而故意使用的材料。
Programmed around a model predictive control scheme, the BuilDrone proved capable of performing with sufficient precision to deposit the material while taking various flight trajectories. Over a 29-minute-long print cycle, the device also achieved horizontal and vertical accuracies of within 0.014m and 0.006m, leading the team to move on to more advanced testing.
Using a BuilDrone with a custom nozzle, designed to process a cement-polymer composite developed specifically for the build, the engineers then went on to construct an ultra-narrow cylindrical structure. As it turned out, the bots took over two hours to complete the 28-layer build as their capacity meant they required refilling after each layer, but they did so while compensating for layer deviation.
因此，研究人员认为，他们“成功地验证了空中AM的可行性”。话虽如此，英国的工程师说，他们的研究代表了“探索空中机器人进行建筑潜力的第一步”，作为支持材料，固化后和无人机任务共享，仍然是其成功的障碍。
3D印刷行业充满了初创企业，试图用龙门式混凝土挤出技术破坏传统的建筑行业。例如，这个新兴空间中的早期领导者之一是cobod，基于龙门的公司BOD2 Construction 3D打印机已经在各种项目中使用了3D在安哥拉的房屋打印。
At a more experimental level, however, makers and researchers continue to trial other gantry-less approaches to construction 3D printing. RepRap enthusiastTorbjørn Ludvigsenunveiled ahangprinter建造的塔在2017年。该系统没有被安装到龙门，而是用天花板悬浮的打印头打印，从而使其能够克服施工3D打印量限制。
有关研究人员发现的更多信息，可以在其论文中找到“带有多个自动驾驶机器人的空中增材制造。”这项研究是由基于的工程师合着的Imperial College London， 这巴斯大学和伦敦大学学院。
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Featured image shows a concept rendering of the team’s drones 3D printing in a remote location. Image via Imperial College London.
