3D打印的出现改变了许多行业，使研究人员，学生，企业家和大型工厂能够快速将数字设计转换为有形物体。通过与宾夕法尼亚大学和伦敦帝国理工学院的研究人员合作，Empa研究人员创造了一群受蜜蜂启发的无人机，可以在飞行中集体3D打印材料，允许无限制造用于建造和修复结构。
3D打印越来越多地用于建筑行业。然而，其部署面临的挑战包括机器仅限于基于其尺寸和运输能力的施工能力。
这种新颖的3D打印方法通过使用飞行机器人（也称为无人机）解决了这些挑战，并利用了受蜜蜂和黄蜂等自然合作建造者的启发的集体建造方法。被称为空中增材制造的无人机机队从单一蓝图中合作工作，并随时调整其技术。它们在飞行时是完全自主的，但由人类控制员监控，该控制器会检查进度并在必要时根据无人机提供的信息进行干预。
在这里，该团队询问是否有可能用一群较小的机器人实现相同的工程能力。这是一个棘手的问题 - 该团队表示，大多数以前的方法仅处于“早期探索阶段”，“操作高度有限”。
他们的解决方案是一个软件，Aerial-AM框架，它利用了以前的工程理念和自然先例，因此每架无人机都可以作为一个群体并行工作。无人机还必须在飞行中充当忠实的3D打印机，将其位置和活动广播给邻居。然后，每个人都有能力在空域中航行 - 而不会相互碰撞 - 在有限的人为干扰下。最后，根据给定的结构，他们根据说明小心地挤出轻质泡沫状材料或可打印的水泥混合物。
该操作背后的大脑是Aerial-AM，它将物理学与AI相结合，对两种不同类型的空中机器人平台进行编程。一种是BuilDrone，它根据其编程自主存放任何材料。另一个是ScanDrone，这是一种质量控制机器人，可以用计算机视觉扫描正在进行的建筑。就像建筑工地上的经理一样，这会通过每个沉积层向施工无人机提供反馈。
这个过程并不完全由机器人运行。人工主管可以利用制造策略阶段（即打印材料的最佳方式）和制造阶段。在打印之前，该团队进行了模拟，使用三架或更多无人机生成“虚拟打印”。
作为概念验证，该团队用多种形状和材料挑战了他们的3D打印平台Aerial-AM。其中一个是一个超过6.5英尺高的圆柱体，印有超过72层由聚氨酯泡沫制成的材料。另一种类型的BuilDrone针对类似水泥的混合物进行了优化，该混合物构建了一个近四英尺高的薄圆柱体。
在最终测试中，六架无人机帮助构建了一个抛物线表面。根据这些数据，该研究随后进行了几次模拟，询问结构的规模和机器人的数量如何改变最终的构建。
总体而言，建筑群具有很强的适应性，不仅对规模和结构，而且对机器人种群规模也是如此。即使潜在机器人的数量增加，它们也会优化路径以避免碰撞，就像晚餐高峰期繁华餐厅的厨师一样。
