シンガポールのSUTD大学は、FL-3DP技術を使用して、ソフトロボットの機能部品を3Dプリントする新しい方法を実現しました。

シンガポールのSUTD大学は、FL-3DP技術を使用して、ソフトロボットの機能部品を3Dプリントする新しい方法を実現しました。
2022年4月9日、アンタークティックベアは、シンガポール工科デザイン大学(SUTD)が、フリーフォーム液体3Dプリント(FL-3DP)技術を使用して、より強力な性能とより複雑なソフトロボットコンポーネントを印刷する新しい方法を開発したことを知りました。

△降伏応力ハイドロゲルを使用して、複雑度の高いソフトロボットの機能的なソフトコンポーネントを 3D プリントします。画像提供:SUTDシンガポール
FL-3DP は、マルチマテリアル機能部品の 3D プリントを可能にする高い可能性を秘めた新興技術です。インクを噴射して所定の位置に保持する一時的な懸濁媒体としてゲルを使用します。インクが固まったら、ジェルは簡単に洗い流すことができます。

この方法は、現在 3D 印刷技術で発生している 2 つの問題を克服します。まず、3D プリントでは押し出し時に固まるまでに長い時間がかかるという問題を解決します。第二に、インクを継続的に液体状態に保つことができるため、高アスペクト比の張り出した構造形状や複数の材料の洗練された組み合わせなど、高度な形状の設計が可能になりました。

しかし、初期の FL-3DP 技術は不完全であると考えられており、複雑な部品を製造できず、単一材料構造やシェルやグリッドなどの単純な形状しか製造できませんでした。

この技術は有望ではあるものの、より洗練された構築手順が欠けており、インクと足場のインターフェースを調整することで部分的に実現できるが、より高い印刷解像度が必要となる。

△FL-3DP 3Dプリント技術、ソフトロボットの機能部品を実現する新しい方法。画像提供:SUTDシンガポール
SUTD の科学者たちは、支持ゲルとインク間のレオロジー特性と界面安定性の詳細な研究を通じて、印刷の解像度と忠実度を向上させました。この結果により、FL-3DP 技術を使用して、複数の材料を統合した複雑なエラストマー部品を製造し、より複雑な形状を改善することが可能になりました。

この研究はACS Applied Materials & Interfaces誌に掲載されました(リンクはこちらをクリックしてください)。

ロボットのソフトグリッパーに使用されるロボット用精密空気圧部品。これは、成形や鋳造などの従来の製造方法と比較した FL-3DP の利点を説明するものです。

研究者らは、柔らかいエラストマー、硬いエラストマー、機能性エラストマーを統合することで、部品の形状変形を正確に制御し、柔らかい固定具表面の摩擦を固定したり、感知機能を提供したりすることで部品の機能性を調整し、従来の鋳造部品に比べて部品の耐用年数を約 10 倍に延ばすことができました。

△マルチマテリアルソフトフィクスチャ3Dプリントは、ソフトエラストマーとハードエラストマーを組み合わせています。画像提供:SUTDシンガポール
周知のとおり、これらの結果は世界中の研究者による共同作業の一環として得られたものであり、押し出しベースの 3D プリンティングにおける新しい時代の幕開けを告げるものです。改良された方法により、設計者とエンジニアはより広い設計空間を獲得し、幅広い応用の可能性が広がります。

シンガポール工科デザイン大学の主任研究員兼助教授であるパブロ・バルディビア・イ・アルバラード氏は次のように付け加えた。「FL-3DPやその他の新しい押し出しベースの付加製造プロセスは、ロボットやその他の複雑な機能製品やデバイスなどの複雑な機能システムを完全に直接共同製造するという究極の目標に私たちを近づけています。」

現在、チームは、より幅広いインクと互換性のある新しい懸濁媒体を考案することで、処理可能な材料の範囲を拡大する取り組みを行っています。



SUTD、シンガポール、FL-3DP

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