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3-D-Drucker hebt ab : Die fliegenden Baumeister

Fliegende 3D-Drucker: Kontrolldrohne (links) und Baudrohne (rechts) Bild: University College London

Der 3-D-Drucker hebt ab: Forscher aus England und der Schweiz haben Drohnen entwickelt, die im Flug Bauwerke mauern und reparieren können.

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          Sie beobachten aufziehende Unwetter, erkunden und kartieren unzugängliches Terrain, liefern Arzneien in schwer erreichbare Gegenden oder helfen bei der archäologischen Feldforschung – Drohnen sind aus Forschung und Technik nicht mehr wegzudenken. Eine neue Anwendung für die Flugroboter präsentieren Forscher des Imperial College in London und des Schweizer Forschungszentrums Empa in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Nature“. Mirko Kovac und seine Kollegen nutzen Drohnen zum Drucken von Bauwerken.

          Manfred Lindinger
          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Inspiriert wurden die Forscher um Kovac von der Arbeitsweise natürlicher Baumeister wie Bienen und Wespen. Ihre Flotte besteht derzeit aus zwei Drohnen mit jeweils unterschiedlichen Aufgaben: Während eine Drohne im Flug flüssiges Baumaterial auf eine Unterlage sprüht, das darauf aushärtet, kontrolliert eine andere, kleinere Drohne den Baufortschritt.

          Dabei prüft sie, ob der vorgegebene Bauplan befolgt wird. Sie funkt der Baudrohne ihr Feedback. Ist die Kontrolldrohne zufrieden, druckt die Baudrohne weiter, andernfalls ändert sie ihre Strategie. Auf diese Weise wächst Schicht für Schicht das gewünschte Bauwerk heran.

          Die beiden Drohnen arbeiten im Wesentlichen autonom, wie die Forscher schreiben. Sie werden nur von einem menschlichen Controller überwacht, der den Bauvorgang überprüft und nur bei Bedarf eingreift.

          In einer Machbarkeitsstudie druckten zwei Drohnen einen rund zwei Meter hohen Turm auf Polyurethanbasis. Mit einem speziellen Mörtel schufen sie anschließend einen 18 Zentimeter hohen, aus 28 Schichten bestehenden Zylinder. Die Fertigungsgenauigkeit bei beiden Bauwerke betrug – wie in der Spezifikation vorgegeben – fünf Millimeter.

          „Wir haben gezeigt, dass Drohnen autonom im Tandem zusammenarbeiten können, um Gebäude zu bauen und zu reparieren – zumindest im Labor klappt das bereits. Unsere Lösung ist skalierbar und könnte uns helfen, Gebäude in schwer zugänglichen Gebieten in Zukunft zu konstruieren und zu reparieren“, sagt Kovac.

          Dass man im Prinzip auch mehrere Drohnen zum Drucken eines Bauwerks nutzen kann, haben Kovac und Kollegen in einer Simulation demonstriert. Vier Drohnen flogen in einer Halle umher und mauerten eine virtuelle Struktur, die auf einem Monitor sichtbar wurde und heranwuchs. Als nächstes wollen die Forscher mit einem Bauunternehmen zusammenarbeiten und ihre fliegenden 3D-Drucker einem Praxistest unterziehen.

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