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新加坡南洋理工大學（NTU）的科學家開發了一個單機器人工業平臺，該平臺使用增材制造（AM）來創建混凝土結構。該團隊的機械臂採用移動列印的方法，能夠單獨進行3D列印不同尺寸的單件結構，並完成大規模的建築列印。該機器人的發展除了可以擴大3D列印的混凝土結構的規模和結構特性外，還可以使其在建築領域更有效地應用AM。「我們的系統安裝在移動機器人上」。NTU副教授Pham Qunag Cuong說：「通過在空中移動機器人基座的能力，我們的機器人可以列印比自身更大的結構。」 「此外，擁有可移動的底座還可以更輕松地將機器人帶入施工現場並在內部移動。」在混凝土生產中利用3D列印3D列印材料和系統設計方面的進步帶來了全自動施工的前景，但可擴展性仍然是在建築和施工中廣泛採用AM的主要障礙。對於許多現有的龍門和基於臂的列印系統，它們可以列印的結構的大小受龍門的有限體積或機器人手臂的作用範圍的限制。雖然某些3D列印機已安裝到移動平臺上，但僅在系統靜止時才可以執行列印，從而限制了可以單次生產的結構的尺寸。基於龍門的3D列印機由於與傳統的增材制造方法相似且易於編程，因此通常用於執行與建築相幹的任務。但是，這些機器還有其他缺點，例如這些系統的列印區域，無法在機架的立足距離之外制造，並且它們的重量要求預先安裝。基於手臂的系統提供了更大的靈活性，但是它們也受到限制，並且只能在手臂的可觸及空間內列印。研究小組之前的工作已經解決了其他研究中遇到的可擴展性問題。該系統的設計採用了具有完整移動底座的多臂式列印機來擴大其可列印區域，因此設計該系統使其不會因體積限制和交貨時間長等常見問題而受阻。這些系統需要大量的預編程，包括創建優先考慮避免碰撞的多個列印路徑，因此該團隊發布了更新的設計。為了提高他們的「邊移動邊列印」范式，研究人員使用單個移動機器人列印機創建了任意大小的單件結構。在移動的同時進行3D列印需要仔細計劃和協調這些動作。此外，精確的機器人定位和反饋運動控制對於確保噴嘴以正確的速度沉積混凝土至關重要。如果噴嘴位置在兩個延續的層之間偏移超過1 cm，則結構可能會塌陷。盡管存在這些挑戰，研究團隊仍然相信，他們的修改方法將克服以前基於臂和龍門架設計的可擴展性限制。
團隊的機械臂連接到完整的移動底座上，提供了活動的自由度構造和測試新的機械臂該團隊的新系統包括一個完整的移動基座，頂部安裝了一個6自由度的工業機器人機械手，機械手的法蘭上附有一個噴嘴，通過軟管與泵相連。移動基座和機械臂的協調運動是離線預編程的，以一層一層的運動列印對象。在執行這些計劃的運動期間，移動基地的位置被實時監控，反饋控制使團隊能夠盡可能緊密地跟蹤運動。這不僅防止潛在的碰撞與手臂和基地，但允許精度，以有效觀察整個過程。通過使用Optitrack運動捕捉系統，該團隊能夠通過在空中列印過程中捕捉3D列印臂的運動來測試3D列印臂的精度。該平臺足夠精確，可以構建十層混凝土，產生的外觀與現有基礎系統相似。此外，發現裝配線與列印機所需路徑之間的最大距離為9.8毫米，這比以前使用傳統機器記錄的最佳情況20毫米要好得多。在生產環境中進行測試時，研究團隊的平臺能夠創建210公分×45公分×10公分（長，寬，高）的結構，該結構明顯大於機器人手臂的可及範圍（87公分）。而且，在材料固化之後，該結構被證明具有足夠的堅固性，可以翻轉並放在其側面而不會破裂。結果，研究人員認為他們的原位3D列印方法可以創建混凝土結構，這是他們先前研究的成功升級。盡管該系統證明可以制造3D結構，但研究小組承認仍可以改進其技術。例如，可以通過更仔細的校準以及在相機上安裝隔振器來減輕基準標記位置的誤差以及照相機在移動過程中的振動。盡管如此，該團隊採用這種新方法所帶來的生產率和準確性優勢仍然可以允許使用3D列印以更快的速度創建更龐雜的結構，如Cuong解釋說：「我們正計劃向我們的機器人添加協作功能。這樣做的想法是讓操作人員用手拿著機器人，然後將其沿建築工地移向所需位置，並引導其實現高精度組裝。」建築行業的3D列印近年來，為了加速制造過程，已經創建了很多的移動3D列印系統。例如，巴黎大型3D列印公司XtreeE在2019年6月獲得了投資者TTWiiN Investment Partners的資金，用於開發大型六軸3D列印機器人。仿生臂能夠高精度地列印混凝土和黏土，而該公司還使用該機器人來協助客戶進行協同設計和大規模原型制造。紐約大學坦頓工程學院的機器人專家於2019年10月開始設計一組配備3D列印機的機器人，用於自主和移動建築。移動3D列印機旨在通過稱為「集體添加劑」的概念進行團隊合作制造（CAM）。丹麥建築公司3XN的獨立研究子公司GXN Innovation於2019年7月啟動了「打破網格」計劃。該計劃旨在通過修改3D列印機以自主移動的方式，建立應對城市，社會和環境變化的更有效方法。。研究人員的發現在由電氣和電子工程師協會發表的題為「移動時列印：大型機器人3D列印的新范例」的論文中進行了詳細介紹。該報告由Mehmet Efe Tiryaki，Xu Zhang和Quang-Cuong Pham合著。