Dreidimensionaler Druck: Drohnenschwärme werden zu Baumeistern
Die Arbeit der Maurer und anderer Bauarbeiter übernimmt künftig ein Drohnenschwarm, der sich untereinander verständigt. Unter menschlicher Kontrolle drucken sie in Teamarbeit ganze Bauwerke oder reparieren Teile davon, die der Zahn der Zeit angeknabbert hat. Die Drohnen hat ein internationales Forschungsteam um den Drohnenexperten Mirko Kovac von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt(öffnet im neuen Fenster) (Empa) in Dübendorf, der auch Professor am Imperial College London ist, entwickelt.
Inspiriert von Bienen und Wespen
Der 3D-Druck gewinnt in der Bauindustrie zunehmend an Bedeutung. Sowohl auf Baustellen als auch in Fabriken drucken stationäre und mobile Roboter bereits Bauteile aus Stahl und Beton. Ein neuer Ansatz für die auch additive Fertigung genannte Technik setzt fliegende Roboter ein, Drohnen, die kollektive Baumethoden anwenden - inspiriert von natürlichen Baumeistern wie Bienen und Wespen.
Arbeiterdrohnen und fliegende Kontrolleure
Das System mit dem Namen "Aerial Additive Manufacturing" (Aerial-AM) besteht aus einer Flotte von Drohnen, die nach einem einzigen Bauplan zusammenarbeiten. Dazu gehören so genannte "BuilDrones", die während des Fluges Materialien drucken und an den vorgesehenen Stellen platzieren, und "ScanDrones". Die "ScanDrones" fungieren als Qualitätskontrolleure, erfassen kontinuierlich die Leistungen der "BuilDrones" und geben die kommenden Fertigungsschritte vor.
Ein menschlicher Controller kann eingreifen
Das Aerial-AM-System ist so konzipiert, dass die Drohnen ihre Tätigkeit im Laufe des Bauprozesses an die unterschiedlichen Geometrien der Struktur anpassen können. Sie agieren während ihres Flugeinsatzes autonom, doch es gibt einen menschlichen Controller, der den Prozess beobachtet und bei Bedarf auf der Grundlage der von den Drohnen gelieferten Informationen Anpassungen vornimmt.
Zwei Zylinder als Beweis
Um das Konzept zu testen, entwickelten die Forscher vier Mischungen für den drohnengestützten Bau von Objekten. So entstanden ein rund zwei Meter hoher Zylinder aus 72 Schichten eines Schaumstoffs auf Polyurethanbasis sowie ein 18 Zentimeter hoher Zylinder aus 28 Schichten eines eigens entwickelten zementartigen Materials - die allerdings noch von der Qualität her zu wünschen übrig ließen. Trotzdem sind die Forscher zuversichtlich, dass die Drohnen eines Tages tatsächlich Gebäude drucken, die auch ästhetischen Ansprüchen gerecht werden. " Unsere Lösung könnte das Bauen und Reparieren in schwer zugänglichen Bereichen wie Hochhäusern erleichtern ", so Kovac. Jetzt soll die Technik gemeinsam mit Bauunternehmen praxisreif gemacht werden.