3D printing with drones

3D printing with drones

This is a 3D printer on a drone. In fact it’s the first time  detailed 3D printing like this has ever been achieved by a free-flying robot. A group of scientists and engineers  were inspired by bees and wasps who   work together to deposit material and  create large yet intricate structures. They envisioned a future where swarms of drones like these could be used to  build houses or emergency  shelters in remote areas. But effectively combining 3D printing technology  with flying robots was an enormous challenge. One of the biggest problems was accuracy. To ensure a tall structure is stable, each layer  needs to overlay precisely onto the one below.  So the researchers used scanning  drones which fly in with a camera   and scan everything that’s been printed so far. This information can then guide the printing drones to exactly the right spot.  Get getting them to stay in the right spot was  also tricky - drones tend to drift during flight - especially outdoors. So the team created a  printhead that adjusts its position to compensate for the movement of the drone. This results in mm scale precision - and intricate filigree-like printing. This drone is printing with an  expanding foam - which is less  predictable to print with but very lightweight. In fact every element on the drone needed to  be as light as possible to save energy. The team even created a new cement-like material that could be carried by the drone,  printed while soft and which would then harden. Inspired by the bees and wasps,  the researchers also wanted to make sure the drones could work together efficiently. They designed them to be semi-autonomous, able to adapt to changes as they’re building. During this test of a scaled-up build, the team virtually tracked the drones’  paths - to show how a group could efficiently print large structures. The idea of 3D printing a house  is one that’s already being put  into practise with ground-based printers. But the team think that the aerial printers could be useful in less accessible places,  like in mountains or disaster zones. Or they could be used for repairing things like facades,  pylons or pipelines without the need to build scaffolding. Aerial printing is also scalable - you don’t need a printer bigger  than the thing you’re building when you have a team of smaller flying printers. The hope is that 3D printing could  be a more environmentally friendly  alternative to traditional construction methods. And printing with drones, inspired by the natural world,  could be an important part of  making construction greener.

3D-печать с помощью дронов

Это 3D-принтер на дроне. На самом деле, такая детальная 3D-печать впервые была достигнута с помощью свободно летающего робота. Группу ученых и инженеров вдохновили пчелы и осы, которые вместе откладывают материал и создают большие, но сложные структуры. Они представляли себе будущее, в котором рои таких дронов можно будет использовать для строительства домов или временных убежищ в отдаленных районах. Но эффективное сочетание технологии 3D-печати с летающими роботами было огромной проблемой. Одной из самых больших проблем была точность. Чтобы высокая конструкция была устойчивой, каждый слой должен точно накладываться на нижний. Поэтому исследователи использовали сканирующие дроны, которые прилетают с камерой и сканируют все, что уже было напечатано. Затем эта информация может направить печатающие дроны точно в нужное место. Сделать так, чтобы они оставались в нужном месте, тоже было непросто — дроны имеют тенденцию дрейфовать во время полета, особенно на открытом воздухе. Поэтому команда создала печатающую головку, которая регулирует свое положение, чтобы компенсировать движение дрона. Это обеспечивает точность миллиметрового масштаба и сложную филигранную печать. Этот дрон печатает с помощью расширяющейся пены, которая менее предсказуема для печати, но очень легкая. На самом деле каждый элемент дрона должен быть максимально легким для экономии энергии. Команда даже создала новый похожий на цемент материал, который можно было бы перевозить дроном, распечатывать, пока он мягкий, а затем затвердевать. Вдохновленные пчелами и осами, исследователи также хотели убедиться, что дроны могут эффективно работать вместе. Они разработали их полуавтономными, способными адаптироваться к изменениям по мере их создания. Во время этого теста увеличенной сборки команда виртуально отслеживала пути дронов, чтобы показать, как группа может эффективно печатать большие конструкции. Идея 3D-печати дома уже реализуется на практике с помощью наземных принтеров. Но команда считает, что воздушные принтеры могут быть полезны в менее доступных местах, например, в горах или в зонах стихийных бедствий. Или их можно использовать для ремонта таких вещей, как фасады, пилоны или трубопроводы, без необходимости строить леса. Воздушная печать также масштабируема – вам не нужен принтер большего размера, чем то, что вы строите, когда у вас есть команда небольших летающих принтеров. Есть надежда, что 3D-печать может стать более экологичной альтернативой традиционным методам строительства. А печать с помощью дронов, вдохновленная миром природы,  может стать важной частью озеленения строительства.