Инженеры из четырех стран разработали систему 3D-печати из двух дронов, выполняющих разные функции: один из них отвечает за саму печать, а второй следит за тем, чтобы напечатанный предмет совпадал с планом. Статья опубликована в Nature.

Традиционный 3D-принтер имеет фундаментальное ограничение: у него есть рабочая область печати, и выйти за ее пределы в общем случае не получится. Хотя, есть способы обойти это ограничение и строительные принтеры с рабочей зоной размером в несколько метров по каждой стороне.

Есть и другой подход: можно установить печатающую головку на подвижную платформу и таким образом задавать рабочую зону в процессе печати, а не в момент сборки принтера. Ранее для этого предлагали использовать роботов на мобильных платформах, в том числе и для работы в паре, где каждый отвечает за свою половину.

Инженеры из Великобритании, Германии, США и Швейцарии под руководством Мирко Ковача (Mirco Kovac) из Лондонского имперского колледжа предложили другой принцип — использовать два дрона, причем дать им разные роли. Также использование дронов позволяет печатать структуры в местах, недоступных для наземных роботов.

Главный дрон авторы назвали BuilDrone. Он имеет большую грузоподъемность и на нем установлена печатающая головка, причем инженеры создали два вида: зафиксированную головку и закрепленную на дельта-манипуляторе. Второй вариант позволяет компенсировать колебания дрона, двигая сопло во время печати, чтобы оно сохраняло стабильное положение относительно печатаемой конструкции.

Два варианта печатающего дрона / Ketao Zhang et al. / Nature, 2022

Дроны меняются местами после каждого напечатанного слоя. Второй дрон, получивший название ScanDrone, летает над местом печати и сканирует напечатанные слои с помощью камеры глубины. Это позволяет адаптировать высоту следующего слоя и проверять, соответствует ли реально напечатанное исходной 3D-модели.

Во время экспериментов дроны напечатали конструкции из разных материалов. В том числе двухметровую башню из полимерной пены, состоящую из 72 слоев, а также 18-сантиметровый цилиндр из 28 слоев цемента. Без дельта-манипулятора точность печати (медианное значение ошибки) при скорости 5 сантиметров в секунду составляет 1,2 сантиметра, а при его использовании она возрастает до 0,6 сантиметра. А если снизить скорость до одного сантиметра в секунду, точность возрастает до 0,4 и 0,1 сантиметра соответственно.