Bioniczny efektor na nowym poziomie

Naukowcy z ETH Zürich zaprezentowali niesamowicie przypominający ludzką rękę efektor wydrukowany w 3D. Tym, co czyni go wyjątkowym jest fakt, że składa się ze sztucznych kości, więzadeł i ścięgien stworzonych z różnych elastycznych polimerów.

Nowe metody druku opracowane przez badaczy we współpracy z amerykańskim start-upem Inkbit rozszerzyły jego zastosowania o tworzywa wolno utwardzalne. Dzięki temu możliwe jest drukowanie obiektów zawierających wiele materiałów jednocześnie oraz łączenie miękkich, elastycznych i sztywnych materiałów w bardziej złożone kształty niż kiedykolwiek wcześniej.

- Nie bylibyśmy w stanie wykonać tej dłoni przy wykorzystaniu szybko utwardzających się poliakrylanów, których używaliśmy do tej pory przy okazji druku 3D - wyjaśnił w oświadczeniu główny autor wynalazku, Thomas Buchner - Teraz korzystamy z wolno utwardzalnych polimerów tiolenu. Są one elastyczne i po ich zgięciu wracają do stanu pierwotnego znacznie szybciej niż poliakrylany.

Addytywny druk 3D polega na budowaniu obiektów warstwami. Plastik pomiędzy każdą z nich utwardza się, a wszelkie nierówności na powierzchni wyrównywane są przed nałożeniem kolejnej warstwy. W przypadku wolno utwardzalnych tworzyw sztucznych, warstwy te są zbyt lepkie, co powodowałoby istotne problemy technologiczne.

Inżynierom udało się obejść ten problem, używając laserów do wykonywania skanu 3D każdej warstwy. W przypadku wystąpienia nierówności maszyna może dokonać ponownej kalibracji, aby mieć pewność, że lokalna grubość kolejnej zostanie odpowiednio zmodyfikowana.

- Mechanizm sprzężenia zwrotnego kompensuje nieprawidłowości podczas drukowania kolejnej warstwy, obliczając niezbędne korekty ilości drukowanego materiału w czasie rzeczywistym i z niezwykłą dokładnością - powiedział współautor badania, profesor Wojciech Matusik z MIT, gdzie mieści się siedziba Inkbit.

Jeśli chodzi o sam efektor, jego unikalna konstrukcja ma kilka zalet, jak wyjaśnił profesor Robert Katzschmann: - Efektory wykonane z miękkich materiałów, takie jak opracowana przez nas dłoń, mają przewagę nad konwencjonalnymi chwytakami metalowymi. Z racji tego, iż są miękkie, ryzyko obrażeń podczas pracy z ludźmi jest mniejsze i lepiej nadają się do przenoszenia delikatnych obiektów.

Innowacyjna, szybka i wszechstronna technologia wytwarzania ma szansę stworzyć nowe możliwości w zakresie badań naukowych, projektowania eksperymentalnego, złożonego prototypowania i innowacji przemysłowych.

Badanie nad bionicznym chwytakiem opublikowano w czasopiśmie Nature.

(rr)