新加坡科技与设计大学
使用屈服应力水凝胶为高度复杂的软机器人3D打印功能性软部件
贷项:SUTD 来自新加坡技术与设计大学(SUTD)的一组研究人员开发了一种新方法，采用自由形式液体3D打印(FL-3DP)技术来3D打印更鲁棒和几何复杂的软机器人部件
FL-3DP是一项极具潜力的新兴技术，可实现多材料功能部件的3D打印
它使用凝胶作为临时悬浮介质，油墨在其中被挤出并保持在适当的位置
一旦墨水凝固，凝胶就很容易被洗掉
这种方法克服了现有3D打印技术面临的两个主要限制
首先，它能够对挤压时需要很长时间才能固化的材料进行3D打印
其次，由于其能够保持墨水并将其保持在液态，高级几何形状如具有高纵横比的悬垂结构形状或多种材料的精细组合现在已成为可行的选择
然而，早期的FL-3DP被发现在制造高级组件时功能有限，因为只能演示单一材料结构或简单形状，如网格和壳体
尽管这种技术很有前途，但缺少更复杂的演示，这可以部分地解释为难以控制油墨和支持物之间的界面，从而挑战印刷分辨率
通过对油墨和支撑凝胶之间的流变性质和界面稳定性的深入研究，SUTD研究人员成功地更好地预测了细丝形状，从而提高了打印分辨率和保真度
传感复合材料轮胎的FL-3DP
贷项:SUTD 这一成果使FL-3DP技术得以充分利用，通过制造结合多种材料的复杂弹性体基部件，并扩大复杂几何图案的范围
他们的论文“用于软机器人的软功能组件的自由形式液体3D打印”总结了这些关键发现，发表在ACS应用材料和界面上
为了展示FL-3DP相对于传统制造方法(包括铸造和成型)的优势，研究人员设计并制造了高级气动组件，用于软机器人应用，特别是用于软夹持器
通过结合硬、软和功能性弹性体，他们能够精确控制组件的形状变形，通过调整软夹持器表面的摩擦或提供传感能力来调整其功能，并将组件的使用寿命提高到传统铸件的10倍
这些结果是全球努力的一部分，旨在通过使用合适的悬浮介质来标志基于挤压的3D打印的新时代
这种增强的方法还为设计师和工程师提供了更广阔的设计空间，并可能有利于许多应用，如软机器人，其中需要各种材料和功能的复杂和鲁棒的组合
该团队现在正致力于通过开发与更多墨水化学兼容的新悬浮介质来扩大可处理材料的范围
SUTD首席研究员助理教授Pablo Valdivia y Alvarado表示:“FL-3DP和其他新的基于挤压的添加制造工艺使我们越来越接近完全直接共同制造复杂功能系统(如机器人和其他复杂功能产品和设备)的最终目标。”
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