Исследователи Гарварда разработали новый метод 3D-печати для мягкой робототехники
Инженеры из Гарвардского университета достигли нового рубежа в области 3D-печати и мягкой робототехники, разработав метод, позволяющий создавать полностью гибкие трехмерные структуры, способные скручиваться и менять форму по команде.
Новый метод, получивший название ротационной многосоставной 3D-печати (rotational multi-material 3D printing), был разработан бывшей аспиранткой Натали Ларсон и аспирантом Джексоном Уилтом из Школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона. Технология объединяет несколько существующих подходов и позволяет печатать несколько материалов через одно сопло, которое непрерывно вращается в процессе печати.
Благодаря регулировке конструкции сопла, скорости вращения и скорости подачи материала, исследователи могут точно контролировать, как материалы комбинируются в структуре в процессе печати. Внешний прочный слой формируется из прочного полиуретана и защищает внутренний слой из полоксамера — полимерного вещества, напоминающего гель для волос. После завершения печати гель вымывается, оставляя систему полых трубок, которые можно использовать в качестве искусственных мышц. Их движение управляется подачей воздуха или жидкости под давлением.
Сложность конструкции позволяет встраивать в структуру логику движения: например, заранее задавать изгиб или скручивание. По словам Уилта, это достигается за счет использования двух материалов, ориентацию которых можно «вращать, чтобы запрограммировать направление изгиба робота при надувании». В качестве демонстрации исследователи создали спиральный привод в форме цветка, раскрывающийся при надувании, а также захват в виде руки, пальцы которого могут обхватывать объект.
Если технологию удастся масштабировать для промышленного применения, она предложит два ключевых преимущества для мягкой робототехники: скорость и простоту. Традиционно мягкие роботы изготавливаются путем заливки мягких материалов в форму с последующей послойной инкапсуляцией — трудоемкий процесс, требующий множества отдельных компонентов. Новый метод позволяет печатать сложные деформируемые структуры за один проход, встраивая логику движения непосредственно в саму конструкцию.
Работа Ларсон и Уилта, опубликованная в журнале Advanced Materials, уже подана на патентование. При успешной коммерциализации она может оказать значительное влияние на различные отрасли, включая медицину, промышленную автоматизацию и робототехнику.
Поделиться
