Un essaim de drones pour construire des bâtiments

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Une équipe de recherche internationale dévoile leur dernier projet basé sur des drones coopératifs dédié au secteur du bâtiment. Dirigé par l’expert en drones Mirko Kovac, du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (Empa) et l’Imperial College de Londres, la programmation des drones s’inspire directement de l’aptitude des abeilles à fonctionner en essaim. Cet essaim de drones dits coopératifs, s’affaire à imprimer et placer des matériaux 3D pour construire, réparer et entretenir des immeubles.

Un essaim de drones coopératifs

La technique d’impression 3D est déjà exploitée dans le secteur de la construction. Ces dernières années, de nombreux robots ont été utilisés, sur site et en usine, afin d’imprimer des matériaux destinés à des projets de construction en acier et en béton. Cette fois-ci, l’Empa et l’Imperial College de Londres veulent aller plus loin dans son utilisation en la combinant avec des drones qui travailleront en équipe sur la construction et la réparation de structure.

Leur technique, détaillée dans un article du 21 septembre 2022 dans la revue Nature, repose sur une flotte de drones travaillant sur un seul plan de construction. Inspiré du fonctionnement des abeilles, le système appelé Aerial Additive Manufacturing (Aerial-AM) intègre deux types de drones quadricoptères qui communiquent en permanence entre eux et volent de manière autonome. Les uns, baptisés « BuilDrones », sont munis de têtes d’impression en 3D et assurent le « gros œuvre » en imprimant des matériaux pendant le vol et en les plaçant aux endroits prévus. Les seconds, baptisés « ScanDrones », sont quant à eux équipés de capteurs et chargés de contrôler la qualité de la reproduction 3D. Les « ScanDrones » mesurent en continu la production des « BuilDrones » et leur indiquent les prochaines étapes de fabrication.

Bien que ces drones soient entièrement autonomes, un contrôleur humain observe l’ensemble du processus pour suivre les progrès et procéder à des ajustements si nécessaire sur la base des informations fournies par les drones.

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Des premiers essais réussis

Pour tester ce concept, l’équipe a développé quatre mélanges ressemblant à du ciment avec lesquels les drones devaient construire un édifice. Les impressions d’essai comprenaient deux cylindres, dont un d’environ deux mètres de haut composé de 72 couches d’une mousse à base de polyuréthane et un autre de 18 centimètres de haut composé de 28 couches d’un matériau structurel conçu sur mesure.

Pari réussi, puisque l’essaim de drones bâtisseurs est parvenu à collaborer pour édifier ces petites tours, tandis que les drones équipés de capteurs vérifiaient l’exactitude de la reproduction. « Tout au long du processus de construction, les drones évaluent la géométrie imprimée en temps réel et adaptent leur comportement pour s’assurer qu’ils respectent une précision de fabrication avec un écart maximal de cinq millimètres », expliquent les scientifiques.

Avec des premiers essais en laboratoire concluants, la prochaine étape pour l’équipe consistera à essayer cette solution dans la pratique, en vue d’une utilisation avec des entreprises de construction.

Le directeur de recherche, Mirko Kovac, prévoit également que cette solution soit utilisée, à terme, pour faciliter la construction et la réparation dans des zones difficiles d’accès. Les drones pourraient notamment permettre la reconstruction de bâtiments ou de postes de secours à la suite de catastrophes naturelles, ou encore remplacer les hommes dans des environnements inhospitaliers.

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Avec un procédé qui devrait générer d’importantes économies et qui présente d’ores et déjà de nombreux avantages pour la construction sur le terrain, cette solution pourrait bien séduire beaucoup de maîtres d’ouvrage.