BuilDrones: So übernehmen Drohnen Bauarbeiten und Reparaturen

Der 3D-Druck wird auf Baustellen immer häufiger angewandt. Zusätzlich kommen nun verstärkt fliegende Roboter zum Einsatz. Die sogenannten BuilDrones drucken während eines Flugs Baumaterialien und platzieren diese an den vorgesehenen Stellen. Während der Bauzeit bewerten die Drohnen die Geometrie in Echtzeit und passen ihr Verhalten an. Somit ist eine Fertigungsgenauigkeit mit nur einer Abweichung von bis zu fünf Millimetern sichergestellt.

Es ist noch ein bisschen wie Science Fiction, aber fliegende Roboterdrohnen sind tatsächlich die Neuheit auf den Baustellen. Bienen und Wespen waren dafür die Inspiration. Bereits jetzt drucken mobile oder stationäre Roboter Bauteile aus Stahl und Beton. Der neuste Ansatz sind diese fliegende Roboter, die für ihren 3D-Druck kollektive Methoden anwenden. Federführend ist Mirko Kovac, der an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Zürich das “Materials and Technology Center of Robotics” leitet. Die Drohnenflotte arbeitet an einem einzigen Bauplan zusammen. Dazu zählen auch die BuilDrones, die bereits während des Flugs die erforderlichen Materialien zusammenbauen und an den vorgesehenen Stellen platzieren. Zur Qualitätskontrolle erfassen ScanDrones die Leistungen und geben die späteren Fertigungsschritte vor.

Drohnen arbeiten dem 3D-Betondruck zu

Das Aerial-AM-System ist so konzipiert, dass die Tätigkeit während des Bauprozesses an die unterschiedlichen Geometrien angepasst werden können. Sie agieren autonom, doch ein menschlicher Controller beobachtet den Prozess und kann Anpassen vornehmen, sollten diese notwendig sein. Grundlagen dafür sind die von den Drohnen angefertigten Informationen. Das System wurde zunächst getestet. Dabei wurden vier zementähnliche Mischungen eingesetzt. Mit diesen Mischungen sollten die Drohnen bauen. Die Probedrucke umfassten einen rund zwei Meter hohen Zylinder aus 72 Schichten eines Schaumstoffs auf Polyurethanbasis und einen 18 Zentimeter hohen Zylinder aus 28 Schichten eines extra dafür hergestellten Materials.

BuilDrones und ScanDrones im Wechselspiel auf der Baustelle

Während des kompletten Bauprozesses bewerten die Drohnen die Geometrie in Echtzeit. Im Bedarfsfall passen sie ihr Verhalten an. So ist sichergestellt, dass eine Fertigungsgenauigkeit mit einer Abweichung von minimal fünf Millimeter erreicht wird. Die bisherigen Ergebnisse sorgen für Zuversicht bei den Forschern. “Wir haben demonstriert, dass die Drohnen autonom arbeiten können, um Gebäude zu errichten und zu reparieren, zumindest im Labor”, sagt Kovac. Der nächste Schritt ist schon geplant. Die Fachleute werden mit den Bauunternehmen zusammenarbeiten, um die entwickelten Lösungen in der Praxis zu zeigen. Es wird davon ausgegangen, dass durch BuilDrones Kosteneinsparungen und weniger Risiken erreicht werden.