研究

瑞典研究人员成功地在4D打印微米级软机器人

一个研究小组从林雪平大学,瑞典,开发了一套微执行使用定制的基于挤压的3D打印机软微型机器人。致动器包含改变形状的电活性聚合物 - 在打印后 - 在电荷的存在,给予他们4D能力。

虽然4D印刷软机器人通常只限于厘或毫规模,专门开发的技术使研究人员能够自己动机构缩减至微米结构域,厚度在约20微米的区域。他们声称他们的定制机是通用的,可扩展的,并期望“拓宽软机器人技术的范围”与以前看不见的微型机器人复杂。

最小4D印刷微型机器人。通过林雪平大学的照片。
最小4D印刷微型机器人。通过林雪平大学的照片。

电活性聚合物技术

电活性聚合物(EAP)技术是落后许多软的机器人装置的驱动力。它描述了激活,或致动时进行电荷的材料。在软机器人,这是堪比肌肉收缩(通常看起来像一个)。

据研究人员,试图缩减EAP执行器经常遇到的挑战山。微细加工技术,如光刻法能够使得下致动电势和更高的功率 - 重量比的,但往往涉及复杂的处理。这使得很难将它们与当前的市场和技术集成。

这是添加剂制造提供了大量福利过多,因为产品可以即时进行修改,能源成本可切割显著,并且可以减少废物的产生十倍。最终,研究小组认为这可能使EAP设备更便宜和可行的更广泛的应用。

4D印刷微致动器

该研究的第一阶段包括建立打印机。机器的基础是三轴可编程CNC阶段整装待发具有高精度的流体分配系统。附连到分配系统是一个5毫升注射器锁定,由此挤出速率通过该级的横向运动控制。研究小组使用市售的载玻片作为构建板。

它们首先放置的薄金层,只是的40nm厚,在载玻片上以形成导电层。然后,研究人员使用的注射器,以分配可UV固化的单层氨基甲酸酯丙烯酸酯凝胶到导电层上。凝胶将下去,就形成了“身体和手臂”微致动器。一旦凝胶在紫外光下完全固化,该球队淀积聚吡咯(该EAP)的层涂覆到金片的另一侧。

定制的3D打印机。通过林雪平大学的照片。
定制的3D打印机。通过林雪平大学的照片。

该小组成功地多次重复这一过程,打印长度范围从5000微米一路下跌至1000微米的微致动。他们开发的最薄微型致动器是只有20微米厚。研究人员发现,他们可以与电势小1V驱动的设备,相比于典型千伏+其他3D打印的方法。科学家们相信他们的工作表明了通过3D打印技术开发低成本的微型机器人的小型化的巨大潜力。

动与低至1V。通过林雪平大学的形象。
动与低至1V。通过林雪平大学的形象。

该研究的更多细节可以在题为“的文件中找到3D打印微执行器的微型机器人软”。它是由合着Manav特亚吉杰弗里·斯平克斯M.埃德温·W.H.雅格。

有许多不同的致动方法,当涉及到4D印刷软机器人 - 电致动是其中之一。研究人员莱斯大学最近4D印刷自己的软机器人,是由温度的变化激活。他们打算将技术发展到这种地步,它可以在重新配置自己按需生物医学植入物使用。

在其他地方,在南洋理工大学,研究人员更进一步采取这一并打印软的机器人,不需要在所有任何实时的人力投入。该过程涉及溶胀用乙醇弹性体诱导应力在致动器的结构。由于其自身的乙醇蒸发和弹性体干燥时,该材料是由固有地存储在它的弹性能变形。

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精选图像显示的最小4D印刷微型机器人。通过林雪平大学的照片。