Bei Katastrophenfällen ist es oft dringend erforderlich, schnell Notunterkünfte zu errichten, die Infrastruktur zu verstärken und Brücken zu bauen. Neue Forschungsergebnisse des College of Engineering der Carnegie Mellon University bieten eine innovative Lösung für diese Herausforderung: Sie kombinieren Drohnen, additive Fertigung und groß angelegte Sprachmodelle, um die Zukunft des Bauens aus der Luft zu erforschen.

Die additive Fertigung aus der Luft, eine Technologie ähnlich einem fliegenden 3D-Drucker, war aufgrund der Instabilität von Drohnen im Flug lange Zeit mit der herkömmlichen Schicht-für-Schicht-Fertigung schwierig umzusetzen. Amir Barati Farimani, außerordentlicher Professor für Maschinenbau an der Carnegie Mellon University, stattete Drohnen mit Magnetblöcken aus, die eine präzise Pick-and-Place-Montage ermöglichen. Darüber hinaus wandelt die Einführung groß angelegter Sprachmodelle hochrangige Designziele, wie etwa den Bau einer Brücke, in umsetzbare Pläne um und verleiht dem Bauprozess so beispiellose Flexibilität.

„Die Flexibilität von LLM ermöglicht es uns, Baupläne vor Ort zu entwickeln und anzupassen“, sagte Bharati Farimani. „Wenn während des Baus Probleme auftreten, können wir spontan Anpassungen vornehmen, um eine effiziente und präzise Bauausführung zu gewährleisten.“ Während der Tests konstruierten die Forscher ein 5x5-Raster und wiesen die Drohne an, mithilfe magnetischer Bausteine bestimmte Formen zu entwerfen. Unter Kameraüberwachung veranlasste LLM die Drohne automatisch, den Bauplan neu zu entwerfen, wenn Blöcke falsch ausgerichtet waren, Lücken verblieben oder die Baueffizienz niedrig war, anstatt von vorne zu beginnen. Dieser geschlossene Feedback-Mechanismus führte zu einer Erfolgsquote von 90 %.

Die Kombination aus mit Magnetblöcken ausgestatteten Drohnen und großformatigen Sprachmodellen demonstriert die leistungsstarke Fähigkeit, präzise Montage zu erreichen und anspruchsvolle Designziele umzusetzen. Bharati Farimani sieht dieses Werkzeug als nützlich zum Füllen von Schlaglöchern, zur Reparatur von Raumfahrzeugen im Orbit und zum Bau von Infrastruktur in bergigen Regionen, die für schwere Maschinen unerreichbar sind.

Das Team der Carnegie Mellon University plant, Drohnen künftig auch außerhalb des Labors zu testen, um reale Herausforderungen zu meistern. Darüber hinaus soll der Einsatz von LLMs zur Konstruktion von 3D-Strukturen und zur Verwendung dynamischerer Baumaterialien erforscht werden, um die Leistung und Flexibilität architektonischer Entwürfe weiter zu optimieren.

Weitere Informationen: Chad Merrill et al., LL.M. – Drohnen: Planung für die additive Fertigung aus der Luft mithilfe großer Sprachmodelle (2025)