3D打印和增材制造似乎是21世纪的金矿,近年来在从珠宝和汽车制造到建筑业的各个领域掀起了波澜。谁会想到像3D打印这样的技术可以与另外两种新兴技术–无人机和人工智能–结合起来并做出真正了不起的东西呢?

由伦敦帝国学院领导的巴斯大学的一个研究小组在《自然》上发表了一篇论文详细介绍了一种非常诱人的新建筑工具:自主无人机,它可以像昆虫一样工作修复甚至可能建造整个结构。研究人员将这种制造方法称为航空增材制造(Aerial-AM)。

无人机的工作原理跟挤压式3D打印机相同,这意味着它们有一个垂直于工作区的打印头,其将快速固化的材料流分层放置在一个表面。当挤压发生时,打印头移动以创建所需的形状。根据需要增加层数以此来形成最终产品。在这种新的创新的情况下,研究人员开发出了他们自己的测试材料,其被描述为类似水泥,但却足够轻从而可以让无人机随身携带。

当谈到这些飞行的、受昆虫启发的无人机,3D打印只是其中的一块拼图。研究人员开发了两种类型的无人机并打算让它们在机群中发挥作用以来完成维修或建筑工作。一方面,有BuilDrones,它们是负责铺设材料的艰苦工作的无人机。

跟它们一起的还有ScanDrones,它们使用3D扫描仪执行质量控制和监督任务。后一种类型的无人机负责监测BuilDrones的性能和整体结构以确保它符合制造规范。ScanDrones使用从其间歇性扫描中获得的信息来告知建造过程中的下一步并向BuilDrones发出相应指示。研究人员利用这个系统能将打印精度降低到5毫米。

在开发过程中,研究人员用一些不同的材料进行打印,包括一种类似水泥的混合物,这种混合物可以在无人机上存放更长时间,另外一旦沉积就会迅速干燥。让ScanDrones盯着施工意味着研究人员还可以测试更多不可预测的材料,如膨胀聚氨酯泡沫。研究人员希望这项新技术将为救灾期间的快速施工和难以到达和安全施工的地方的结构维修打开大门。此外,这项技术还可以证明是一种有效的替代大型结构,这些结构通常被用来打印其他结构如房屋。

研究人员打造出可以像虫子一样的飞行3D打印机

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