多材料3D打印技術(shù)取得重大突破

來源：國(guó)際金屬加工網(wǎng)

一般來講,，剛性驅(qū)動(dòng)器,，也稱為夾持器,，是機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)配置,；它們具有軟涂層,，以避免劃傷機(jī)器人所接觸的任何物體表面,，但最終驅(qū)動(dòng)器必須相對(duì)堅(jiān)硬,，以承受所舉物體的重量。對(duì)于涉及到更輕,、易碎物體的應(yīng)用,，硬性驅(qū)動(dòng)器必須換成更軟、更靈活的驅(qū)動(dòng)器�,，F(xiàn)在,，來自新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)和上海交通大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了具有可調(diào)剛度的3D打印多材料驅(qū)動(dòng)器，這可以避免因任務(wù)不同而不得不更換驅(qū)動(dòng)器,。

這款驅(qū)動(dòng)器包括一層活化形狀記憶聚合物(SMP),，該材料可以根據(jù)溫度的變化而改變剛度。先前,，嘗試用形狀記憶聚合物制造驅(qū)動(dòng)器,，其結(jié)果并不理想，響應(yīng)緩慢,，清晰度有限,。但該跨國(guó)研究團(tuán)隊(duì)使用直寫成型技術(shù)和多材料3D打印技術(shù)，將加熱元件和冷卻元件插入驅(qū)動(dòng)器中,，從而研發(fā)出首個(gè)快速響應(yīng),、剛度可調(diào)的軟性驅(qū)動(dòng)器。

此項(xiàng)目的共同負(fù)責(zé)人之一,，新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)科學(xué)和數(shù)學(xué)系的助理教授Qi (Kevin) Ge說道：“我們將商用噴墨多材料3D打印技術(shù)與直寫成型技術(shù)相結(jié)合,，制造出全打印快速響應(yīng)、剛度可調(diào)的驅(qū)動(dòng)器,，嵌入式形狀記憶聚合物層可以形成剛度可調(diào)性,，而快速響應(yīng)則由于嵌入式加熱元件和冷卻元件�,！�

形狀記憶聚合物層使得驅(qū)動(dòng)器的硬度是基材的120多倍,，還不失靈活性，并且，得益于溫度控制元素,，在僅僅32秒內(nèi)，驅(qū)動(dòng)器可以經(jīng)受整個(gè)冷熱循環(huán)(從25°C上升到70°C,，然后回落至25°C),！葛教授說道：“變形驅(qū)動(dòng)器在其僵硬狀態(tài)下甚至在釋放壓縮空氣之后，可以執(zhí)行荷載任務(wù),。更重要的是,，冷熱循環(huán)可以在大約半分鐘內(nèi)完成�,！�

此外,，該團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)模型，用于指導(dǎo)后續(xù)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì),。新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)博士后研究員,、論文共同第一作者張?jiān)�芳說道：“我們還建立了計(jì)算模型，以模擬首個(gè)驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械性能和熱電性能,，一旦通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,，這些模型將用于指導(dǎo)快速響應(yīng)、剛度可調(diào)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì),，并幫助提升負(fù)載能力,。

當(dāng)然，沒有經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn),，任何研究都是不完整的,，所以研究團(tuán)隊(duì)制作了帶有三個(gè)快速響應(yīng)、剛度可調(diào)驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械手,，并演示了它舉起和抓取各種物體,，包括燈泡和啞鈴。項(xiàng)目共同負(fù)責(zé)人Guoying Gu教授解釋道：“為了展示原型的高負(fù)載能力和形狀自適應(yīng)性,，我們?cè)O(shè)計(jì)了快速響應(yīng),、剛度可調(diào)的驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械手，可以抓取和舉起任意形狀和10克到1.5公斤之間不同重量的物體,�,！�3D打印驅(qū)動(dòng)器，響應(yīng)快速,，剛度可調(diào),，它幫助研究人員設(shè)計(jì)出的機(jī)械手與人手有著相似的靈活性。人手具有動(dòng)態(tài)剛度,，這得益于骨骼,、肌肉、肌腱、血液,、脂肪和皮膚之間的協(xié)作,，因此設(shè)計(jì)并制造出與人類的手十分相似的模型，是十分復(fù)雜的,，但借助于3D打印,，研究人員正在穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)！

來源：國(guó)際金屬加工網(wǎng)