Dos de las tecnologías más punteras del momento se han unido en un nuevo proyecto para agilizar y facilitar la construcción o reparación de edificios allí donde las personas no pueden llegar con seguridad. Mientras la impresión 3D ya se utiliza para construir puentes o barrios enteros, los drones sirven en España como sistemas de rescate y reparto. Juntos pretenden ser los albañiles del futuro capaces de dar forma a las primeras edificaciones extraterrestres.
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Como si de un enjambre se tratara, los investigadores imaginan a un grupo de drones imprimiendo en medio de un paraje desértico dos edificios de gran altura que servirán como hábitat para los primeros humanos en vivir en otros planetas. La impecable organización obrera de las abejas sirve una vez más de inspiración al ser humano para construir o reparar edificios con una nueva técnica de impresión 3D en pleno vuelo.
Esta flota de drones semi-autonómos y colaborativos denominada Fabricación aditiva aérea (Aereal-AM) es un proyecto realizado por investigadores de Imperial College de Londres y el instituto Empa de Suiza, cuyos resultados se han publicado en la revista científica Nature. "Hemos probado el concepto de que los drones pueden funcionar de forma autónoma y en conjunto para construir y reparar edificios, al menos en el laboratorio", ha dicho el líder del proyecto Mirko Kovac, del Departamento de Aeronáutica de Imperial y el Centro de Tecnología y Materiales de Robótica de Empa.
La cuadrilla aérea
Los drones se organizan en dos tareas, una parte del equipo construye mientras la otra supervisa y dirige la operación. El proceso parte de los planos de construcción digitales que los drones deben analizar para seguir sus indicaciones y completar la estructura y termina con la supervisión humana que en última instancia puede corregir sobre la marcha la labor de los drones, aunque estos sean casi autónomos.
Así un primer grupo lee los planos y comienza a imprimir en 3D la estructura necesaria, estos son los denominados Build Drones o drones albañiles podría ser su traducción al español. Cada miembro del enjambre cuenta con una boquilla por la que dispensan el material que se usa para la extrusión en capas, como puede ser cemento u hormigón líquido.
ScanDrone junto a BuildDrone de izquierda a derecha
Este sistema ya se usa para imprimir otras construcciones a una escala mayor con máquinas mucho más grandes como la que construyó un puente en China y otro de acero en Ámsterdam. Sin embargo, la novedad, y una de las principales dificultades a las que se han enfrentado los investigadores, es el uso de la impresión 3D en pleno vuelo, lo que supone una estabilidad más baja. Por ello, la boquilla puede moverse de forma lateral para compensar el vaivén del dron durante el trabajo.
Mientras esto sucede, el segundo grupo de aeronaves supervisa las obras, son los ScanDrones, drones de escaneo, traducido de forma literal. Mediante la observación por escáner de la estructura, estos drones comparan la geometría y precisión del trabajo que están realizando sus compañeros.
Simulación de construcción con drones
Como el que da indicaciones a distancia cuando otra persona intenta nivelar un cuadro, los ScanDrones aconsejan a los BuildDrones los pasos adecuados para completar el trabajo de construcción según los planos. Además, el sistema se ha desarrollado para que la planificación se realice también sobre la marcha y así el equipo pueda adaptarse a las variaciones en la geometría de la estructura a medida que avanza la construcción.
Los drones vuelan de forma autónoma y el sistema con los planos va permitiendo la construcción ordenada de la estructura diseñada. Sin embargo, como ya se ha mencionado antes, los humanos tienen la última palabra y pueden supervisar a distancia el trabajo de la cuadrilla para tomar el control en cualquier momento si fuera necesario.
Pruebas en laboratorio
Según los investigadores, el sistema desarrollado cuenta con una precisión de 5 milímetros aproximadamente. Por el momento, el equipo de drones se ha puesto a prueba dentro de los laboratorios teniendo que construir dos tipos de estructuras: un primer cilindro de 72 capas con una altura de 2,05 metros, usando espuma de poliuretano en expansión como material, y un segundo un cilindro de 28 capas de 18 cm con un material similar al cemento.
BuildDrone imprimiendo en 3D
Durante las pruebas, los drones evaluaron la geometría impresa en tiempo real y adaptaron su comportamiento para garantizar que cumplieran con las especificaciones de construcción, asegura el equipo de investigación. Además, desarrollaron cuatro mezclas de cemento a medida para que pudieran usarlos los BuildDrones.
En una nueva fase, el proyecto trabajará ahora con empresas reales del sector de la construcción para perfeccionar la técnica. Mirko Kovac, afirma que "esta solución escalable podría ayudar a la construcción y reparación en áreas de difícil acceso, como edificios altos".
Construyendo en el espacio
El enjambre de drones impresores aspira a ser de utilidad tanto en la Tierra como en el espacio. En casa, este sistema llegaría a reparar edificios muy altos o en zonas complejas donde llevar a operarios humanos puede ser muy caro y peligroso. Los investigadores del Imperial College London consideran que con esta ayuda, se pueden reducir los costes y el riesgo de la construcción en el futuro "en comparación con los métodos manuales tradicionales".
Ilustración de drones construyendo en la montaña
Fuera del planeta Tierra, el uso de drones y la impresión 3D sería una opción para crear hábitats donde cobijar a los primeros astronautas en vivir en atmósferas tan extremas como la Luna o la de Marte. Con la preparación de misiones como Artemis, no sería la primera propuesta de impresión 3D que recibe la NASA, pero esta no requeriría grandes máquinas de impresión.