Come stampare in 3D un robot ad alimentazione idraulica

Il fluido è un componente importante, anche se sottovalutato, della robotica moderna. Il suo ruolo principale è generare, controllare e trasmettere energia attraverso dispositivi complessi, una scienza ingegneristica nota come idraulica.

Un problema con i componenti idraulici è che le tubazioni pressurizzate necessarie per far funzionare tutto sono spesso trattate come un sistema più o meno indipendente dal resto del dispositivo.

Ciò ha conseguenze importanti per il modo in cui i robot sono progettati e costruiti. L'idraulica aumenta notevolmente la complessità e il tempo necessario per costruire, far funzionare e mantenere i robot.

Oggi, questo sembra destinato a cambiare grazie al lavoro di Robert MacCurdy e dei suoi amici al MIT. Questi ragazzi hanno modificato una stampante 3D per renderla in grado di incorporare l'idraulica in qualsiasi progetto.

Ciò consente per la prima volta di progettare e costruire macchine idrauliche in un unico passaggio. Finora non c'era modo di incorporare elementi di trasmissione della forza robusti e ad alte prestazioni direttamente in una parte stampata in 3D, affermano.

L'approccio è semplice. Le stampanti 3D più avanzate sono in grado di stampare più materiali contemporaneamente. È utile poiché consente loro di incorporare materiali con proprietà diverse come flessibilità, colore e così via.

Queste stampanti 3D funzionano creando forme 3D uno strato alla volta. Per prima cosa mettono una goccia di inchiostro liquido e la fulminano immediatamente con la luce ultravioletta, per curarla o solidificarla. Mettono una goccia accanto a questa e la curano e così via per creare il primo strato. Il livello successivo va in cima a questo.

L'idea di MacCurdy e co è di trattare il liquido idraulico come qualsiasi altro materiale per stampanti. Lo fanno scambiando un serbatoio di inchiostro per stampante polimerizzabile con un serbatoio di liquido che non può essere polimerizzato dalla luce UV e quindi rimane liquido. Quando si tratta di design, trattano il liquido esattamente allo stesso modo degli altri materiali.

I vantaggi sono molteplici. Questo approccio consente immediatamente la creazione di oggetti che contengono circuiti complessi pieni di fluido. Poiché questi circuiti sono chiusi, l'applicazione di pressione a un'estremità di un circuito trasmette la forza lungo di esso.

E la flessibilità dei moderni materiali di stampa significa che è anche possibile convertire questa variazione di pressione in movimento meccanico e viceversa.

MacCurdy e co hanno messo alla prova la tecnica stampando una serie di dispositivi idraulici. Ad esempio, stampano una pompa a ingranaggi, essenzialmente una coppia di ingranaggi intrappolati in un tubo che, mentre girano, sposta il fluido intrappolato tra i denti. Questo pompa il fluido in una direzione ma impedisce che rifluisca indietro perché i denti si adattano strettamente tra loro.

Hanno anche stampato un attuatore a soffietto per trasmettere la forza attraverso un liquido. Infine, hanno stampato una serie di pinze azionate da fluido realizzate in morbida gomma siliconica in grado di raccogliere oggetti delicati come le uova.

Utilmente, MacCurdy e colleghi spiegano ciò che hanno imparato per fornire una sorta di guida fai-da-te per chiunque stia pensando di provare gli stessi trucchi (sebbene avranno bisogno dello stesso tipo di stampante di fascia alta: una Stratasys Objet260 Connex, in questo caso).

È un lavoro impressionante che estende significativamente la capacità delle tecniche di stampa 3D. Questo approccio consente di fabbricare automaticamente assiemi robotici complessi, funzionali e in più parti che utilizzano la trasmissione della forza idraulica, affermano McCurdy e co.

Non vediamo l'ora di vedere cosa escogitano.

Rif: http://arxiv.org/abs/1512.03744 : Idraulica stampabile: un metodo per la fabbricazione di robot mediante la co-stampa 3D di solidi e liquidi

nascondere