Исследователи Гарварда разработали новый метод 3D-печати для гибкой робототехники
Инженеры из Гарвардского университета достигли нового рубежа в области 3D-печати и мягкой робототехники, разработав метод, позволяющий создавать полностью гибкие трехмерные структуры, способные по команде скручиваться и менять форму.
Новый метод, получивший название ротационной многослойной 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. Он объединяет несколько существующих подходов и предполагает одновременную печать нескольких материалов через одно сопло, которое непрерывно вращается в процессе печати.
Такой подход позволяет с высокой точностью контролировать комбинацию материалов в структуре за счет регулировки конструкции сопла, скорости его вращения и скорости подачи материала. Внешний прочный слой изготавливается из прочного полиуретана и защищает внутренний слой из полоксамера — полимерного вещества, напоминающего гель для волос. После завершения печати этот гель вымывается, оставляя систему полых трубок, которые можно использовать в качестве искусственных мышц. Их движение управляется подачей воздуха или жидкости под давлением.
Конструкция настолько сложна, что позволяет встраивать в нее логику движения: структуру можно спроектировать так, чтобы она заранее определенным образом изгибалась или скручивалась. По словам Уилта, это достигается за счет использования двух материалов, «вращение которых программирует направление изгиба робота при надувании». В качестве демонстрации исследователи создали спиральный привод в форме цветка, раскрывающийся при надувании, а также захват в виде руки с пальцами, способными обхватывать объект.
Если данный процесс удастся масштабировать до промышленного уровня, он обеспечит два ключевых преимущества для мягкой робототехники: скорость и простоту. Традиционно мягкие роботы изготавливаются методом литья мягких материалов в форму с последующей многослойной инкапсуляцией. Этот трудоемкий процесс требует множества отдельных компонентов и этапов сборки. В отличие от него, 3D-печать позволяет создать сложную деформируемую структуру за один проход и сразу встроить в нее логику движения.
Работа Ларсон и Уилта, опубликованная в журнале Advanced Materials, уже защищена патентной заявкой. При успешной коммерциализации она может оказать значительное влияние на целый ряд отраслей и потенциально изменить подходы к проектированию и производству.
Поделиться
