Imprimarea 3D avansează rapid, iar gama de materiale care pot fi utilizate s-a extins considerabil. În timp ce tehnologia anterioră era limitată la materialele plastice cu întărire rapidă, noua tehnologie este potrivită și pentru materialele plastice cu întărire lentă. Acestea au avantaje decisive, deoarece au proprietăți elastice îmbunătățite, sunt mai durabile și mai robuste.

Utilizarea unor astfel de polimeri este posibilă datorită unei noi tehnologii dezvoltate de cercetătorii de la ETH Zurich și un start-up din SUA. Drept urmare, cercetătorii pot acum imprima 3D roboți complecși, mai durabili, dintr-o varietate de materiale de înaltă calitate într-o singură etapă. Această nouă tehnologie facilitează, de asemenea, combinarea materialelor moi, elastice și rigide. Cercetătorii o pot folosi și pentru a crea structuri delicate și piese cu cavități după preferința.

Materiale care revin la starea inițială

Folosind noua tehnologie, cercetătorii de la ETH Zurich au reușit pentru prima dată să imprimeze o mână robotică cu oase, ligamente și tendoane realizate din diferite polimeri într-o singură etapă.

„Nu am fi putut face această mână cu poliacrilații cu întărire rapidă pe care i-am folosit până acum în imprimarea 3D”,

explică Thomas Buchner, un student doctoral în grupul profesorului de robotică ETH Zurich Robert Katzschmann și primul autor al studiului.

„Folosim acum polimeri tiolenici cu întărire lentă. Acestea au proprietăți elastice foarte bune și revin la starea lor inițială mult mai repede după îndoire decât poliacrilații.”

Acest lucru face ca polimerii tiolenici să fie ideali pentru producerea ligamentelor elastice ale mâinii robotice.

În plus, rigiditatea tiolenelor poate fi reglată foarte bine pentru a îndeplini cerințele roboților moi.

„Roboții fabricați din materiale moi, cum ar fi mâna pe care am dezvoltat-o, au avantaje față de roboții convenționali fabricați din metal. Deoarece sunt moi, există un risc mai mic de rănire atunci când lucrează cu oamenii și sunt mai potriviți pentru manipularea produselor fragile”,

explică Katzschmann.

Scanarea în loc de răzuire

Imprimantele 3D produc de obicei obiecte strat cu strat: duzele depun un anumit material sub formă vâscoasă la fiecare punct; o lampă UV vindecă apoi fiecare strat imediat. Metodele anterioare implicau un dispozitiv care răzuia neregularitățile de suprafață după fiecare pas de întărire. Acest lucru funcționează numai cu poliacrilați cu întărire rapidă. Polimerii cu întărire lentă, cum ar fi tiolenele și epoxidurile, ar guma dispozitivul de răzuire.

Pentru a se adapta utilizării polimerilor cu întărire lentă, cercetătorii au dezvoltat imprimarea 3D mai departe, adăugând un scaner 3D cu laser care verifică imediat fiecare strat imprimat pentru orice neregularitate de suprafață. „Un mecanism de feedback compensează aceste neregularități la imprimarea următorului strat prin calcularea tuturor ajustărilor necesare cantității de material care urmează să fie imprimate în timp real și cu precizie extremă”, explică Wojciech Matusik, profesor la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) din SUA și coautor al studiului. Aceasta înseamnă că, în loc să netezească straturile neuniforme, noua tehnologie ia pur și simplu neuniformitatea în considerare atunci când imprimă

via: https://ethz.ch

Ce sunt polimeri tiolenici ?

Polimerii tiolenici sunt o clasă de polimeri care conțin legături tiolengice (R-S-R). Aceste legături sunt similare cu legăturile carbon-carbon, dar au un atom de sulf în loc de un atom de carbon.

Polimerii tiolenici au o serie de proprietăți, printre care:

• Proprietăți elastice bune: se pot întinde și reveni la forma lor originală fără a se rupe. Acest lucru îi face ideali pentru aplicații care necesită elasticitate, cum ar fi roboții moi.
• Rezistență bună la temperatură: pot rezista la temperaturi ridicate, ceea ce le face potriviți pentru aplicații industriale.
• Durabilitate bună: sunt durabili și rezistenți la uzură.

Polimerii tiolenici sunt sintetizați prin reacția unui monomer tiolentic cu un agent de polimerizare. Monomerii tiolenici sunt compuși care conțin o legătură tiolengică. Agentul de polimerizare este un compus care catalizează reacția de polimerizare.

Cateva din utilizarile polimerilor tiolenici:

• Roboții moi: se pot folosi pentru a produce oase, ligamente și tendoane pentru roboții moi.
• Materiale structurale: sunt utilizați pentru a produce materiale structurale durabile și rezistente la temperatură.
• Materiale medicale: se pot pentru a produce dispozitive medicale, cum ar fi proteze și implanturi.

În studiul recent publicat în Nature, cercetătorii de la ETH Zurich și un start-up din SUA au utilizat polimeri tiolenici pentru a imprima o mână robotică. Mâna robotică are oase, ligamente și tendoane fabricate din polimeri tiolenici. Polimerii tiolenici oferă mâinii robotice o serie de avantaje, inclusiv elasticitate, rezistență și durabilitate.