科学研究のブレークスルー:砂糖を3Dプリントして強力なソフトロボットを作ることができる

科学研究のブレークスルー:砂糖を3Dプリントして強力なソフトロボットを作ることができる
出典:中国ロボットネットワーク

3Dプリンティングは今や科学技術分野の花形と言っても過言ではありません。科学研究​​でも技術ニュースでも、その影はいたるところで見受けられます。では、第三次産業革命とも言われる3Dプリンティングとは何でしょうか?

2D プリントは、私たちが日常生活でよく使用する印刷方法であり、よく知られています。この印刷方法では、紙とインクを材料として使用します。プリンターは、コンピューター上のパターンやテキストを紙に表示します。これが平面表示の結果です。 3Dは、その名の通り、立体的な造形であり、プリンターとコンピューターも必要です。まず、コンピューター上でモデルを構築し、次にそのモデルを専用のプリンターで印刷します。印刷されたモデルは、コンピューター上のものとまったく同じです。そこで、ここで関係してくるのが印刷インク(材料)です。実際の造形材料は、モデルの特性に応じて決定されます。たとえば、携帯電話のケースを印刷する場合、印刷インクは金属またはプラスチックの粉末になります。

3Dプリンティングは、その高精度と生産効率の高さから、海軍艦艇の部品の印刷、航空宇宙技術の機器の印刷、医療分野の臓器モデルの印刷、建設分野の住宅の印刷、自動車産業の部品の印刷、電子産業のラップトップの印刷など、さまざまな分野で徐々に広く使用されています。信じられないと思いませんか?

3Dプリンティングは急速に発展しており、印刷インク(材料)はその発展を制限する要因となっています。世界中の科学者は印刷材料の研究で大きな進歩を遂げてきました。

最近、ヨハネス・ケプラー大学リンツ校の研究チームは、砂糖やゼラチンなどの生分解性材料をインクとして使用し、3Dソフトロボットを印刷しました。

過去数年間、研究者たちは、製造に柔らかい素材が使われることからソフトロボットと呼ばれるロボットの開発で進歩を遂げてきました。このようなロボットは通常、水中に生息する生物を模倣して作られます。研究者たちは、この技術が将来、体内を泳ぎ回って薬を投与したり損傷した組織を修復したりできる小型のソフトロボットの開発につながる可能性があると考えている。

ほとんどの場合、ソフトロボットは非生分解性材料で作られています。これは、生分解性材料には、水への溶解、成形、寿命の制限などの制限があるためです。


新たな研究では、研究者らは砂糖とゼラチンを使用して、元の長さの6倍まで伸ばせるほどの弾力性を持つゼリー状のゲルを作成した。他の材料を加えると、カビが生えにくくなり(クエン酸)、水に浸したときの弾力性が増します(グリセリン)。彼らは現在、3D オブジェクトの作成に使用できるインクを作成するためにさまざまなレシピを試しています。

彼らが作った材料を使用するために、彼らはそれを印刷ノズルから排出できるほど柔らかくなるまで加熱し、インクが急速に固まるようにプリンターを冷蔵室で稼働させた。



チームは、このアプローチをテストするために、まず意図したとおりに機能する柔らかい空気圧アクチュエータを作成し、次に LED ライトで動作する伸縮性導波管センサーを印刷しました。その後、導波管とアクチュエーターを組み合わせて、高機能ソフトロボットを作成しました。次に、3 つの導波管を接続し、導波管の変形度合いを変更できるボタン コントローラーに接続しました。

この素材は複数回再利用することができ、将来のソフトロボットの 3D プリントのための持続可能な廃棄物ゼロの基盤を築きます。



ロボット工学、科学研究

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