AvanTIDroni usano la stampa 3D per la costruzione e la riparazione di edifici

Un team di ricercatori internazionali dell’Imperial College di Londra e dell’Empa, i laboratori federali svizzeri di scienza e tecnologia dei materiali, hanno sviluppato dei droni dotati di stampante 3D incorporata in grado di costruire e riparare edifici. Questi droni utilizzano la stampa 3D in volo e si ispirano direttamente agli sciami di api e vespe che sono capaci di cooperare per dare vita a strutture decisamente complesse per la loro piccola stazza.
Il nuovo sistema, chiamato Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM), adopera più droni alla volta che lavorano insieme ad un progetto unitario. Utilizzando la stampa 3D, i droni sono in grado di operare in autonomia e costruire o riparare case, sostituendo il lavoro umano e quindi risparmiando tempo, costi e riducendo al minimo il rischio di infortuni sul lavoro. Secondo i ricercatori, la tecnologia potrebbe essere usata per la costruzione in luoghi pericolosi o di difficile accesso come edifici alti, o per aiutare con la costruzione di soccorsi post-disastro.
La flotta è suddivisa in due tipologie di droni per l’edilizia: i BuilDrones, che depositano i materiali durante il volo, e gli ScanDrones che misurano costantemente il manufatto stampato, suggerendo ai BuilDrones in che direzione muoversi. Sebbene i droni funzionino autonomamente in volo, sono gestiti da un controllore umano che è in grado di monitorare le loro mosse e intervenire se necessario, garantendo la qualità della costruzione. Inoltre, la tecnologia Aerial-AM utilizza una tipologia di stampa 3D e pianificazione del percorso che permette ai droni di adattarsi alla mutevole geometria della struttura man mano che la costruzione cresce in altezza.
Per testare i droni, il team di ricercatori ha sviluppato quattro miscele simili al cemento con cui lavorare. Un primo esperimento ha consentito di realizzare un cilindro alto 2,05 metri con 72 strati di materiale in schiuma a base di poliuretano. Un secondo esperimento ha invece impiegato un materiale cementizio pseudoplastico strutturale progettato su misura per testare la qualità su piccola scala, realizzando un cilindro di 18 cm e 25 strati. Il risultato finale ha mostrato che la flotta di droni è stata in grado di valutare la geometria stampata in tempo reale e di adattare il proprio comportamento per soddisfare le specifiche di costruzione con una precisione di 5 millimetri.
Come ha spiegato Mirko Kovac del Dipartimento di Aeronautica dell’Imperial e del Materials and Technology Center of Robotics dell’Empa, che ha guidato il progetto: «Abbiamo dimostrato il concetto che i droni possono funzionare in modo autonomo e in tandem per costruire e riparare edifici, almeno in laboratorio. Questa soluzione scalabile potrebbe aiutare la costruzione e la riparazione in aree difficili da raggiungere, come gli edifici alti. Riteniamo che la nostra flotta di droni potrebbe aiutare a ridurre i costi e i rischi di costruzione in futuro, rispetto ai metodi manuali tradizionali». La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature.