Des scientifiques de l'Université technologique de Nanyang, Singapour (NTU Singapore) a développé une technologie grâce à laquelle deux robots peuvent travailler à l'unisson pour imprimer en 3D une structure en béton. Cette méthode d'impression 3D simultanée, connu sous le nom d'impression en essaim, ouvre la voie à une équipe de robots mobiles pour imprimer des structures encore plus grandes à l'avenir. Développé par le professeur adjoint Pham Quang Cuong et son équipe du Centre d'impression 3D de NTU à Singapour, cette nouvelle technologie multi-robots est signalée dans Automatisation dans la construction . Le scientifique de NTU était également à l'origine du projet Ikea Bot plus tôt cette année, dans lequel deux robots ont assemblé une chaise Ikea en neuf minutes environ.

En utilisant un mélange de ciment spécialement formulé pour l'impression 3D, ce nouveau développement permettra des conceptions de béton uniques actuellement impossibles avec un moulage conventionnel. Les structures peuvent également être produites à la demande et dans un délai beaucoup plus court.

Actuellement, L'impression 3D de grandes structures en béton nécessite d'énormes imprimantes plus grandes que les objets imprimés, ce qui est irréalisable car la plupart des chantiers ont des contraintes d'espace. L'utilisation de plusieurs robots mobiles capables d'imprimer en 3D en synchronisation signifie que de grandes structures et des façades spécialement conçues peuvent être imprimées n'importe où, tant qu'il y a suffisamment d'espace pour que les robots se déplacent sur le chantier.

Les robots NTU ont imprimé en 3D une structure en béton mesurant 1,86 m x 0,46 m x 0,13 m en huit minutes. Il a fallu deux jours pour durcir et une semaine pour qu'il atteigne sa pleine résistance avant qu'il ne soit prêt à être installé.

« Nous avons imaginé une équipe de robots transportables sur un chantier, imprimer de gros morceaux de structures en béton puis passer au projet suivant une fois les pièces imprimées, " a expliqué le professeur adjoint Pham de l'École de génie mécanique et aérospatial de NTU.

"Cette recherche s'appuie sur les connaissances que nous avons acquises en développant un robot pour assembler de manière autonome une chaise Ikea. Mais ce dernier projet est plus complexe en termes de planification, exécution, et à bien plus grande échelle."

L'impression de structures en béton en même temps que deux robots mobiles était un énorme défi, car les deux robots doivent se mettre en place et imprimer leurs pièces sans se heurter. L'impression de la structure en béton en segments n'est pas non plus acceptable, car les joints entre les deux parties ne colleront pas correctement si le béton ne se chevauche pas pendant le processus d'impression. Ce processus en plusieurs étapes commence par cartographier le dessin à imprimer et attribuer une partie spécifique de l'impression à un robot. Il utilise ensuite un algorithme spécial pour s'assurer que chacun des bras du robot n'entre pas en collision pendant l'impression simultanée.

En utilisant un positionnement précis de l'emplacement, les robots se mettent alors en place et impriment les pièces dans un bon alignement, en veillant à ce que les joints entre les pièces séparées se chevauchent. Finalement, le mélange et le pompage du mélange de béton liquide spécialisé doivent être mélangés uniformément et synchronisés pour assurer la cohérence. Professeur Chua Chee Kai, directeur exécutif du Singapore Centre for 3-D Printing, a déclaré que les technologies perturbatrices de l'industrie 4.0 telles que la fabrication additive peuvent être encore plus avancées lorsqu'elles sont combinées à d'autres technologies innovantes telles que la robotique, IA, science des matériaux et techniques de fabrication verte.

"Ce projet d'impression multi-robots est hautement interdisciplinaire, obligeant les roboticiens à travailler avec des scientifiques des matériaux pour fabriquer du béton imprimable. Pour obtenir le résultat final d'une structure en béton solide, nous avons dû combiner leur expertise avec des ingénieurs mécaniciens et des experts en génie civil. Cette innovation démontre à l'industrie ce qui est faisable maintenant, et prouve ce qui est possible à l'avenir si nous sommes créatifs dans le développement de nouvelles technologies pour augmenter les méthodes de construction et de construction conventionnelles."

Avancer, l'équipe de recherche de NTU cherchera à intégrer encore plus de robots pour imprimer des structures à plus grande échelle, optimiser l'algorithme d'impression pour des performances constantes et améliorer le matériau en béton pour un durcissement plus rapide.