É fato que as impressoras 3D estão ficando cada vez mais populares e possuem potencial para diversas aplicações. Entretanto, não é só isso, pois há também um grande investimento em tecnologias para aprimorar o processo de impressão 3D. Um exemplo disso é o projeto liderado pelo "Colégio Imperial de Londres" (Imperial College London) em parceria com pesquisadores da "Universidade de Bath" (University of Bath), onde foi desenvolvido um drone autônomo capaz de imprimir objetos em 3D com precisão.
Segundo a Universidade de Bath, a impressão 3D está ganhando muitos investimentos na engenharia civil. Tanto no local de construção quanto nas fábricas, há robôs fixos e móveis imprimindo peças feitas em aço e concreto para uso em projetos de construção.
Drones com impressoras 3D funcionam como abelhas para construir e reparar estruturas
A ideia de utilizar drones na impressão 3D surgiu quando Dr Wenbin Li, do Departamento de Ciência da Computação, começou a trabalhar em um projeto enquanto estava estudando no Colégio Imperial de Londres e depois se mudou para a Universidade de Bath. Seu trabalho consistia em desenvolver drones autônomos capazes de transportar materiais e ter movimentos precisos no ar, possibilitando a imprimir objetos em 3D.
A frota de drones, conhecida como "Aerial Additive Manufacturing" (Aerial-AM), trabalhavam em conjunto de forma cooperativa em um único projeto, adaptando os movimentos à medida que avançavam na construção. Embora essas "impressoras 3D voadoras" fossem totalmente autônomas, elas eram monitoradas por uma pessoa que realiza verificações do progresso e intervenha quando necessário, baseando-se nas informações de funcionamento dos drones.
Os pesquisadores do Departamento de Arquitetura e Engenharia Civil da Universidade de Bath, Dr. Richard Ball, Dr. Paul Shepherd, Dr. Barrie Dams, Dr. Chris Williams e Dr. Shamsiah Awang Ngah trabalharam com materiais que se parecem com cimento, mas adaptados para o uso em impressoras 3D carregadas por drones. Richard Ball explica:
Desenvolvemos novos materiais de ponta que são otimizados para as propriedades únicas exigidas para a fabricação de aditivos aéreos, como baixa viscosidade, peso leve e fixação rápida.
Um dos principais integrantes da pesquisa, o professor Mirko Kovac, do Departamento de Aeronáutica do Colégio Imperial de Londres, diz:
Provamos que os drones podem trabalhar de forma autônoma e em conjunto para construir e reparar edifícios, pelo menos no laboratório. Nossa solução é escalável e pode nos ajudar a construir e reparar prédios em áreas de difícil acesso no futuro.
A Aerial-AM, frota de drones criada pelos pesquisadores, é composta por "BuildDrones" (drones autônomos de construção), que possuem uma estrutura de impressão 3D para depositar o material, e "ScanDrones" (drones autônomos de controle de qualidade), com função de avaliar continuamente o processo de construção dos BuildDrones e informar quais serão as próximas etapas de fabricação da peça.
Durante a construção do objeto 3D, os drones avaliavam a geometria em tempo real e adaptavam seu comportamento para garantir que as especificações de construção impostas fossem atendidas com precisão de fabricação de 5 milímetros. Um fator importante para a realização do processo é a previsão com precisão do desempenho da estrutura impressa para garantir a integridade mecânica durante a impressão.
A prova de conceito dos drones autônomos com impressoras 3D acopladas envolveu a construção de um cilindro de 2,05 metros de altura (72 camadas) utilizando um material de espuma à base de poliuretano, além de um cilindro de 18 centímetros de altura (28 camadas) feito com um material parecido com o cimento estrutural feito sob medida.
Dr. Paul Shepherd, diz:
Nosso próximo passo é trabalhar com empresas de construção para validar nossas soluções e fornecer recursos de reparo e construção.
Em seguida, Mirko Kovac complementa dizendo:
Acreditamos que nossa frota de drones ajudará a reduzir os custos e riscos da construção no futuro, em comparação com os métodos manuais tradicionais.
Dentre os co-pesquisadores do projeto temos Robert Stuart-Smith, Stefan Leutenegger e Vijay Pawar com suas equipes de pesquisa na UCL, University of Pennsylvania (Universidade da Pensilvânia), Queen Mary University of London (Universidade de Londres Queen Mary), Technical University of Munich (Universidade Técnica de Munique), and Empa, the Swiss Federal Laboratories of Materials Science and Technology (Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais).
Este projeto de drones autônomos com impressoras 3D foi financiado pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas do UKRI. Ele foi lançado após uma colaboração de pesquisa piloto e um prêmio pela demonstração de reparo de dutos. O trabalho é apoiado também pela Industrial Partners Skanska, Ultimaker, Buro Happold e BRE.
A pesquisa chama-se "Aerial Additive Manufacturing with Multiple Autonomous Robots" (Manufatura Aditiva Aérea com Vários Robôs Autônomos) e pode ser lida integralmente na revista Nature.
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