4D打印能否启用下一代软气动执行器?

4D打印能否启用下一代软气动执行器?

2020-10-07 14:12:15 23

尽管致动器的3D打印是一个相对较新的研究领域,但由于高度可定制,可编程的小规模致动器在微/中尺度机器人中的潜在应用(包括3D打印的类似头发的致动器),对该领域的兴趣日益浓厚。常见的研究领域是用于可能的工业应用的软致动器,其中各种3D打印技术-FDM,DLP,SLS,喷墨,直接墨水书写(DIW)和定制的SLA平台已用于构建具有多种材料的致动器。改进的性能,功能,设计灵活性和制造效率。

3D打印机3D打印机

在软机器人,模制和软光刻中用于微型执行器的传统制造方法受到限制,而3D打印已为它们带来了多个优势。借助3D打印,固有的设计自由度意味着可以轻松地在很小的规模上定制执行器,甚至可以将其设计为准确地模仿生物灵感的架构。正如Deakin大学和诺丁汉特伦特大学的研究人员在这项研究中建立的那样,应用程序现已发展到包括4D打印。

这项研究于7月在《视觉与物理原型》杂志上发表,该研究将4D打印/ 3D打印技术应用于制造可弯曲的气动执行器(SPA),以响应气压的变化。这些4D / 3D打印的执行器是使用弹性体制成的,能够响应于简单的气压变化而传递各种运动,例如弯曲,扭曲,旋转,滚动,跳跃。

3D打印机3D打印机

这些执行器在工业应用中优于传统机器人,例如食品包装,水果收获,太空探索或非侵入性手术,并且在灵活性,重量轻,运动幅度和可重复性,制造的简易性和成本效益等方面具有改进的性能。 。此类4D / 3D打印制造方法还可能潜在地允许以弹性体材料集成制造包括传感器(电阻,电容,化学或生物传感器)的嵌入式电子设备,从而为此类小型化SPA提供控制机制。

3D打印机3D打印机

正如研究指出的那样,尽管4D / 3D打印面临着自身的挑战,但它仍可以为微型应用开发这种高分辨率的微型功能。

“非常需要缩小和缩小3D / 4D打印SPA的比例,特别是通过增加用于实际应用的微米级功能来处理微细微物体(例如细胞)。但是,这种功能应该在SPA的所有关键组件中都可扩展,包括集成的传感器,柔性电子设备和控制器。但是,SPA的小型化受到3D打印机分辨率和3D打印挑战(例如避免微尺度空隙和通道)的限制。”

DIW是一种使用光固化树脂的基于挤出的3D打印技术,用于制造具有可调机械性能的可编程生物启发式SPA。使用DIW的制造方法具有优于FDM,SLA,SLS,喷墨和DLP的优势-产生的空隙少,所需的刚度和疲劳特性不同,强度和断裂伸长率更高。4D打印SPA的新方法已开发出自激振动功能,或将波纹管型和嵌入式纤维结合到3D打印的弹性体基质中。在可持续性方面,可以使用可回收材料设计3D打印SPA,以降低对环境的影响,并通过优化参数来减少其碳足迹和浪费。

此类研究为4D打印SPA 的设计,自动化制造,建模和控制开辟了广泛的可能性,并且随着材料的进一步改进,将为下一代实现更高性能的软机器人执行器提供指导,定制,新应用,成本效益和可持续性,同时还使人机交互比以往任何时候都更安全。


标签: 3D打印
首页
产品
新闻
联系