I droni aprono nuovi orizzonti nell’edilizia

Redazione

Aprile 27, 2025 - 13:00

I droni aprono nuovi orizzonti nell’edilizia

Un team internazionale guidato da ricercatori dell’Empa e dell’EPFL ha studiato come in futuro i robot aerei potrebbero lavorare i materiali da costruzione con precisione nell’aria, un approccio con un grande potenziale per luoghi di difficile accesso o per lavorare a grandi altezze. I robot volanti non sono destinati a sostituire i sistemi esistenti a terra, ma piuttosto a completarli in modo mirato, ad esempio per le riparazioni o in aree disastrate.

I bracci robotici e i portali di stampa 3D sono già presenti nei cantieri, anche se per lo più come sistemi pesanti e installati in modo permanente a terra. Raggiungono rapidamente i loro limiti su terreni accidentati o a grandi altezze.

Un team guidato da ricercatori del Laboratorio di robotica sostenibile dell’Empa e dell’EPFL ha quindi studiato come i droni potrebbero essere utilizzati in futuro come piattaforme di costruzione autonome.

Nella storia di copertina dell’ultimo numero di Science Robotics, i ricercatori mostrano lo stato dell’arte e il potenziale di questa tecnologia emergente.

Il vantaggio è evidente: i droni da cantiere possono raggiungere luoghi inaccessibili alle macchine convenzionali, che si tratti di montagne, tetti, aree disastrate o anche su pianeti lontani.

Inoltre, non richiedono un cantiere fisso, possono essere distribuiti in sciami e quindi offrono un alto grado di flessibilità e facilità di scalabilità.

Allo stesso tempo, potrebbero accorciare i percorsi di trasporto, ridurre il consumo di materiali e rendere più sicuri i cantieri.

Riparazioni e interventi in situazioni estreme

I droni sono particolarmente adatti per le operazioni di soccorso in caso di calamità, ad esempio in regioni allagate o distrutte dove i veicoli convenzionali non possono più passare.

I robot aerei potrebbero trasportare materiali da costruzione e erigere autonomamente rifugi di emergenza.

Il loro utilizzo è promettente anche per le riparazioni in luoghi di difficile accesso.

Possono rilevare e riparare autonomamente crepe su facciate o ponti di grattacieli senza impalcature.

«I sistemi robotici esistenti a terra spesso pesano diverse tonnellate, richiedono molto tempo per l’installazione e hanno un raggio di lavoro limitato», spiega Yusuf Furkan Kaya, autore principale dello studio, del Sustainability Robotics Laboratory dell’Empa e dell’EPFL.

“I droni da costruzione, d’altra parte, sono leggeri, mobili e flessibili, ma finora esistono solo a bassi livelli di maturità tecnologica. Devono ancora essere utilizzati per scopi industriali”.

In effetti, esistono già numerosi prototipi accademici che dimostrano diversi metodi di costruzione aerea, dal posizionamento di singoli elementi edilizi e il tensionamento delle strutture dei cavi alla stampa strato per strato dei materiali da costruzione. All’Empa, ad esempio, i robot volanti sono stati programmati per lavorare insieme come una squadra per stampare materiali strato per strato per la costruzione o la riparazione di strutture.

Interazione tra tecnologia, materiali e design

Il potenziale dei droni è dirompente: in teoria possono volare e costruire ovunque, se l’approvvigionamento energetico e il trasporto dei materiali sono garantiti.

E sono facilmente scalabili: in caso di disastro, centinaia di robot aerei potrebbero creare immediatamente un’infrastruttura temporanea in aree remote.

Allo stesso tempo, la futura costruzione con i droni deve affrontare nuove sfide. Secondo i ricercatori, un ostacolo chiave è la natura interdisciplinare della tecnologia: la produzione additiva aerea (Aerial AM) richiede progressi simultanei in tre aree: robotica, scienza dei materiali e architettura. Mirko Kovac, responsabile del Laboratorio di robotica sostenibile dell’Empa e dell’EPFL, descrive così l’interazione: «Un drone può essere in grado di volare con precisione, ma senza materiali leggeri, stabili e lavorabili non può sviluppare appieno il suo potenziale. E anche se entrambi sono disponibili, i progetti degli edifici devono essere adattati alla precisione limitata dei robot aerei per consentire strutture portanti”.

Complemento dei robot esistenti

Oltre a questo coordinamento interdisciplinare, ci sono altri ostacoli tecnici all’interno della robotica, come il tempo di volo limitato, il carico utile o l’autonomia.

Lo studio presenta quindi un quadro di autonomia in cinque fasi: dai semplici voli lungo un percorso alla piena indipendenza, in cui i robot aerei possono analizzare l’ambiente di costruzione, rilevare gli errori e persino adattare il progetto in tempo reale. Secondo Yusuf Furkan Kaya, questo non è solo un modello teorico, ma anche un chiaro piano di sviluppo.

“Il nostro obiettivo è quello di avere robot aerei che capiscano con quale materiale stanno costruendo e in quale ambiente, e ottimizzino in modo intelligente la struttura risultante durante la costruzione”.

Per il momento, Aerial AM rimane una soluzione complementare ai sistemi robotici terrestri esistenti. Il consumo energetico dei droni è attualmente da otto a dieci volte superiore e anche il loro volume di costruzione è limitato.

I ricercatori, quindi, raccomandano un approccio combinato: mentre i sistemi convenzionali costruiscono le aree inferiori di una struttura, i droni prendono il sopravvento da una certa altezza e portano i loro punti di forza in termini di flessibilità e portata.

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