Bauen und reparieren mit Drohnen

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Dass manche Tiervölker wahre Baumeister sind und dabei ihre Schwarmintelligenz nutzen, kennen wir etwa von Bienen und Wespen. Deren Vorgehen hat sich der Wissenschaftler Mirko Kovac für sein Drohnen-Bauprojekt zum Vorbild genommen. Er ist Professor am Department of Aeronautics am Imperial College in London und leitet dort ein Labor für Flugrobotik sowie das Zentrum für Materialien und Technologie am Empa Institut in der Schweiz. Damit bringt er genau das Wissen mit, das für seine Idee vom Bauen mit Drohnen notwendig ist: Steuerung von Flugobjekten und Material-Kenntnisse, um die richtige Bausubstanz dafür zu finden.

Der Bau und die Reparatur unter Einsatz von Drohnen verstehen sich als Weiterentwicklung der Ansätze aus dem 3-D-Druck, bei dem der Bauprozess bereits weitgehend automatisiert erfolgt. Der 3-D-Druck stößt allerdings an seine Grenzen, wenn in die Höhe oder an schwer zugänglichen Stellen gebaut werden soll. Denn zum einen müssten 3-D-Drucker riesig sein, um bestimmte Höhen zu erreichen, zum anderen aber auch so klein, dass sie auch auf engem Raum Platz finden würden; beides ist mit der derzeit verfügbaren 3-D-Drucktechnik noch nicht möglich.

Daher könnte also die Lösung aus der Luft kommen. Kovac und sein Team arbeiten bei ihrem Versuch mit zwei verschiedenen Arten von Drohnen, die am Bauprozess beteiligt sind: einer ScanDrone, die die Einhaltung des Bauplans überwacht und entsprechende Daten an die eigentliche Baudrohne, die BuilDrone, überträgt. Dass das prinzipiell funktionieren kann, zeigte das Forscherteam eindrucksvoll, indem es zwei zylindrische Türme durch Drohnen bauen ließ. Dafür kamen zwei spezielle Materialien zum Einsatz, ein aufschäumender Kunststoff und ein zementartiges Material. Beide sind stabil genug, um nicht vom Wind der Propeller deformiert zu werden und sie sind schnell aushärtend, damit mehrere Schichten in kurzer Abfolge hintereinander aufgetragen zu können.

Diese rudimentäre Bau-Anordnung funktionierte hervorragend. Trotzdem lassen die Laborbedingungen nur ansatzweise Schlüsse darüber zu, ob und wie die Drohnentechnik im Baualltag einsetzbar ist. Viele Fragen müssen noch geklärt werden, etwa wie Wetter- und Klimaeinflüsse ausgeglichen werden können, wie man die Aufnahme der benötigten Baustoffe durch die Drohnen organisiert, wie stark die verwendeten Akkus zum Betrieb sein müssen und vieles mehr aus dem komplexen Bau- bzw. Reparaturprozess.

Auch wenn es vom Versuch bis zur Umsetzung in der Praxis sicherlich noch ein weiter Weg sein wird, liegt hier nun eine Blaupause für die Herangehensweise vieler anspruchsvoller Aufgaben am Bau vor. Wie bereits erwähnt kann so der Automatisierungsgrad auch in großer Höhe und an schwer erreichbaren Orten erhöht werden. Und auch beim Rückbau oder bei der Entsorgung gefährlicher Stoffe, wie etwa Atommüll, könnte sich das Drohnen-Modell als nützlich erweisen, da man auf diese Weise keine Menschen den Gefahren aussetzen müsste.