Swarmscapers: robot stampati in 3D in grado di costruire in zone periferiche

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Immaginate una realtà fatta di robot che diligentemente lavorano a temperature e condizioni imprevedibili, in modo efficiente e perfetto.
Immaginate queste macchine silenziose in grado, di scavare materiali, raccoglierli, stampare in 3D e costruire, in autonomia, una colonia su Marte, o su qualsiasi zona ad oggi inaccessibile, dove gli esseri umani possano vivere a tempo indeterminato.
Progredire nel campo della robotica e trovare un modo per colonizzare nuovi spazi, sono i due progetti elencati sulla grande “to di list” del futuro, che da un po’ di tempo a questa parte l’uomo sta facendo viaggiare insieme per capire se e come sia possibile aprire attività edilizie in luoghi dove la vita finora è ritenuta impossibile.

Robot stampati in 3D che creano edifici stampati in 3D: è l’apice di un perfetto ciclo di sostenibilità. Proprio questo è stato l’obiettivo che si è prefissato un gruppo di studenti della Creative Machines, studio di architettura presso il California College of the Arts della Digital Craft Lab, portandolo a termine con successo attraverso il progetto dal titolo “Swarmscapers”.

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I protagonisti dell’idea sono tre studenti di architettura, Clayton Muhleman, Alan Cationi e Adithi Satish, veri talenti non solo nel loro campo, ma anche nell’ingegneria. Si, perché anche se nel loro piano di studi non avevano previsto di diventare degli ingegneri, questi tre ragazzi hanno di fatto seguito il loro progetto di costruzione dalla A alla Z, inclusa la creazione home-made degli strumenti tecnologici utili alla costruzione stessa.
Piuttosto che affidarsi a modelli già pronti e forniti da ingegneri, i tre studenti di architettura hanno voluto colmare le loro lacune in ingegneria, affidandosi alla ricerca e all’innovazione, progettando e costruendosi da soli tutto il necessario.

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Esplorando il concetto di robot che lavorano da soli per costruire nelle zone meno ospitali per la vita umana, l’idea dei tre studenti è che con l’uso della stampa 3D, i robot potrebbero usare materiali locali (ad esempio la polvere lunare) come materiali per la stampante 3D, e lavorare costantemente per creare edifici. Il team di costruzione sarebbe, quindi, uno “sciame” di robot che, in un gioco di squadra non molto diverso da quello pensato in una fabbrica, sarebbe efficiente e collaborativo, grazie all’affidamento per ogni robot del team, di un preciso compito e una determinata responsabilità.

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In effetti, robot e stampa 3D sono sinonimo di lavoro ripetitivo. Combinarli per dar vita a un grande progetto che noi umani non siamo in grado di gestire fisicamente, sarebbe una soluzione logica ed efficace. Ed è proprio da questa soluzione che i tre studenti sono partiti per sviluppare il proprio progetto.

Muhleman, Cation, e Satish sono partiti dalla stampa 3D delle principali parti del corpo del robot, fino ai suoi denti per guidare i gradini, nonché i gradini stessi.Il telaio e la struttura dovevano essere assemblati usando parti metalliche, rondelle e dadi. Anche questi sono stati stampati in 3D. Infine, maniche in alluminio e fascette sono state usate per completare il progetto. Gli studenti hanno condiviso i file di progettazione e stampa del loro lavoro su Instructable, allegando un .zip con tutto il necessario per stampare i componenti del drone.

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Per l’elettronica, sono state pensate due pile. Come spiegato su 3dprint.com,  la prima pila è composta da un nodulo di 7-volt con:

Adafruit caricabatterie LiPo
2000 batterie maH LiPo
Un convertitore di tensione DC

La seconda è composta da:
Uno Arduino Uno
Scudo batteria Adafruit e la batteria LiPo
Due X-Bee Serie 1 di
Uno schermo X-Bee
Adattatore USB X-Bee
Controllore motore H-bridge
Transistore MOSFET per controllare la pompa peristaltica

Per le fasi più complesse del cablaggio del robot, gli studenti si sono informati su diversi tutorial on-line.  Per quanto riguarda i software che gli architetti hanno utilizzato per la modellazione e la programmazione, da Rhino ad Arduino, l’elenco ha compreso ben 10 software che trovate qui. Una volta installati tutti i software e plug-in, gli studenti si sono assicurati che la programmazione fosse completata, in modo che i robot fossero in grado di fare il loro lavoro, in sostanza, di spostarsi dal punto A al punto B e depositare, layer by layer, il materiale per la costruzione.

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Dopo aver individuato il legno necessario ed essersi procurati una webcam per riprendere il lavoro del robot, gli studenti hanno proceduto alla costruzione del letto e della cabina per l’area di stampa 3D, con tanto di lampade alogene per fornire all’ambiente il giusto calore.

“Un punto importante nella progettazione del letto di stampa è stato tener conto che questo dovesse contenere 2000 kg di segatura, legante che abbiamo scelto come il più efficiente per il progetto.”, hanno affermato i tre progettisti. Qui potete leggere tutto il procedimento di costruzione del letto di stampa.
Una volta completata la cabina di stampa, la segatura è stata disposta, levigata e compressa per ogni strato.

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Caricata la colla nella tramoggia del robot, e girato l’interruttore su “on”, gli studenti hanno potuto finalmente guardare il robot viaggiare da punto a punto, fino a che non ha terminato il suo lavoro, spegnendosi autonomamente. Gli architetti hanno atteso che l’oggetto costruito dal robot si essiccasse e poi hanno aspirato tutta la segatura in eccesso. Il risultato è stata una costruzione perfettamente conforme al progetto.

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Uno studio di ricerca dai risultati straordinari, quello portato a termine con successo da Clayton Muhleman, Alan Cationi e Adithi Satish, che apre molte idee per la stampa 3D di costruzioni in aree inospitali.
Lo sciame di robot funziona ottimamente su piccola scala, come testato, quindi il passo successivo è procedere ad una fase di test su una scala più ampia, sperimentando anche l’uso di materiali diversi.
Qualcosa ci dice che sentiremo ancora parlare di Swarmscapers.

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