Un essaim de drones pour « imprimer » des bâtiments en 3D

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Avec leur prototype, les scientifiques ont imprimé deux structures cylindriques. | Aerial Robotics Lab, Imperial college.
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Vous êtes-vous déjà extasiés devant les prouesses architecturales des abeilles ? Certains scientifiques aussi. Une équipe de l’Université de Pennsylvanie a conçu un essaim de drones inspiré de ces petites créatures. Il est capable d’imprimer en 3D des structures en ciment ou en mousse.

L’objectif de ce projet étonnant est de faciliter la construction de bâtiments dans des zones difficiles d’accès. « Il s’agit d’une recherche passionnante qui pourrait avoir un impact sur la façon dont nous construisons dans des zones en hauteur difficiles d’accès ou dangereuses, comme les immeubles de grande hauteur et les ponts », déclare Stuart-Smith, l’un des chercheurs ayant travaillé sur ce projet, dans un communiqué de l’université. Les avancées récentes ont été publiées dans le journal Nature.

Les scientifiques se sont inspirés des insectes qui appliquent des méthodes de construction collectives, telles que les guêpes, les abeilles et les termites… Ces petits constructeurs sont cette fois-ci robotiques. Pour tester leur création, les chercheurs ont fait en sorte que l’essaim « imprime » un cylindre de deux mètres de haut en mousse isolante, ainsi qu’un autre de 0,18 mètre, composé d’un ciment spécial. En premier lieu, l’un des deux drones constructeurs a volé en cercle en projetant la matière, construisant les structures couche par couche, à la façon d’une imprimante 3D.

Une fois les couches imprimées, un drone équipé d’une caméra de détection de profondeur a enregistré une carte 3D du travail en cours. Le reste de l’équipe de drones s’est ensuite basé sur cette cartographie pour ajuster les étapes de construction restantes, en fonction des besoins spécifiques de la structure. Les machines sont dotées d’une autonomie d’action basée sur une intelligence artificielle. Une supervision humaine reste toutefois nécessaire. Chaque drone est capable de travailler pendant dix minutes avant d’avoir besoin de se recharger en matériaux. Certaines de ces « pauses » sont aussi utilisées pour renouveler la batterie.

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Bien que la construction n’ait pas été réalisée de façon physique, des simulations ont aussi démontré la façon dont une équipe de 15 drones pourrait collaborer pour fabriquer une structure en forme de dôme. Les scientifiques envisagent déjà de nombreux usages pour leurs ouvriers volants. La construction de nombreux bâtiments pourrait en être facilitée, comme le suggèrent ces schémas, intégrés à la publication scientifique.

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Fabrication additive dans le bâtiment. Comparaison de différentes plates-formes de robots de fabrication additive, avec un dégradé rouge à bleu indiquant des améliorations en termes d’échelle, de flexibilité et d’accès. Les plates-formes établies ont des limites par rapport à l’échelle de la plate-forme robotique : l’enveloppe de construction maximale, la capacité de fabriquer en parallèle et les capacités d’accès au site. La fabrication additive aérienne (à l’intérieur de l’encart en pointillés) permet une fabrication parallèle avec une enveloppe de construction illimitée dans des endroits difficiles d’accès. © Ketao Zhang et al.

Au-delà de ça, les drones pourraient aider à reconstruire des bâtiments suite à des catastrophes naturelles, ou même travailler sur des projets à haut risque pour les humains, tels que la réparation du sarcophage en béton de la centrale nucléaire de Tchernobyl. De nombreuses étapes restent toutefois à franchir avant d’en arriver là. Pour continuer à développer leur projet, les chercheurs comptent désormais travailler main dans la main avec des entreprises de construction. Objectif : valider les solutions développées et « fournir des capacités de réparation et de fabrication », précise le communiqué.

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Un objectif clé sera de faire en sorte que les drones opèrent en extérieur. En effet, tous les tests ont pour le moment été réalisés à l’intérieur d’un bâtiment. Plusieurs défis seront à relever : trouver une solution pour recharger efficacement les drones en électricité, en matériaux, et mettre en place un réseau de communication à même de superviser un grand nombre de drones sans interférences…

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Vidéo présentant le système publiée par Nature :

Source : Nature

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