Cette imprimante 3-D peut se regarder fabriquer des objets

Grâce aux systèmes d’impact à jet d’encre 3-D, les ingénieurs peuvent fabriquer des buildings hybrides contenant des composants souples et durs, tels que des poignées robotiques suffisamment solides pour saisir des objets lourds mais suffisamment souples pour interagir en toute sécurité avec les humains.

Ces systèmes d’impact 3-D multi-matériaux utilisent des milliers de buses pour déposer de minuscules gouttelettes de résine, qui sont lissées à l’aide d’un grattoir ou d’un rouleau et durcies à los angeles lumière UV. Mais le processus d’homogénéisation peut écraser ou déformer les résines à durcissement lent, limitant ainsi les varieties de matériaux pouvant être utilisés.

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Generation, de l’Inkbit Institute du MIT et de l’École polytechnique fédérale de Zurich ont développé un nouveau système d’impact à jet d’encre 3-D qui fonctionne avec une huge gamme de matériaux. Leur imprimante utilise los angeles imaginative and prescient par ordinateur pour numériser automatiquement los angeles floor imprimée en 3-D et ajuster los angeles quantité de résine déposée par chaque buse en temps réel afin de garantir qu’aucune zone ne contient trop ou pas assez de matière.

Parce qu’il ne nécessite pas de pièces mécaniques pour lisser los angeles résine, ce système sans touch fonctionne avec des matériaux qui durcissent plus lentement que les acrylates traditionnellement utilisés dans l’impact 3-D. Certaines compositions chimiques de matériaux à durcissement plus lent peuvent offrir des performances améliorées par rapport aux acrylates, telles qu’une flexibilité, une durabilité ou une longévité accrues.

De plus, le système automatique effectue des ajustements sans arrêter ni ralentir le processus d’impact, ce qui rend cette imprimante de manufacturing environ 660 fois plus rapide qu’un système d’impact à jet d’encre 3-D related.

Les chercheurs ont utilisé cette imprimante pour créer des dispositifs robotiques complexes combinant des matériaux souples et durs. Par exemple, ils ont créé une pince robotique entièrement imprimée en 3-D, en forme de primary humaine et contrôlée par un ensemble de tendons flexibles et renforcés.

“Notre imaginative and prescient principale ici était de développer un système de imaginative and prescient industrielle et une boucle de rétroaction complètement energetic. C’est presque comme équiper une imprimante d’un ensemble d’yeux et d’un cerveau, où les yeux surveillent ce qui est imprimé, puis le cerveau de l’imprimante. gadget », déclare le co-auteur Wojciech Matousek, professeur de génie électrique et d’informatique à l’Institut de technologie du MIT, qui dirige le groupe de conception et de fabrication informatiques au Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle (CSAIL) du MIT.

Il est rejoint dans l’article par l’auteur fundamental Thomas Buchner, doctorant à l’ETH Zurich, et le co-auteur Robert Kachman, Ph.D. ’18, professeur assistant de robotique qui dirige le laboratoire de robotique douce de l’ETH Zurich ; Ainsi que d’autres à l’ETH Zurich et à Inkbit. L. a. recherche apparaîtra dans nature.

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Cette recherche est basée sur une imprimante 3-D multi-matériaux à faible coût connue sous le nom de MultiFab que les chercheurs ont introduite en 2015. En utilisant des milliers de buses pour déposer de minuscules gouttelettes de résine durcie aux UV, MultiFab a permis l’impact 3-D haute résolution avec jusqu’à 10 matériaux par une fois.

Avec ce nouveau projet, les chercheurs ont cherché à créer un processus sans touch qui élargirait los angeles gamme de matériaux qu’ils pourraient utiliser pour fabriquer des dispositifs plus complexes.

Ils ont développé une technologie connue sous le nom de jet contrôlé par imaginative and prescient, qui utilise quatre caméras à fréquence d’photographs élevée et deux lasers qui scannent rapidement et en continu los angeles floor d’impact. Les caméras capturent des photographs tandis que des milliers de buses déposent de minuscules gouttelettes de résine.

Le système de imaginative and prescient par ordinateur convertit l’symbol en une carte de profondeur haute résolution, un calcul qui prend moins d’une seconde. Il examine los angeles carte de profondeur à un modèle CAO (conception assistée par ordinateur) de los angeles pièce en cours de fabrication et ajuste los angeles quantité de résine déposée pour maintenir l’objet sur los angeles cible avec los angeles construction finale.

Le système automatisé peut effectuer des ajustements sur n’importe quelle buse individuelle. Étant donné que l’imprimante contient 16 000 buses, le système peut contrôler les moindres détails de l’appareil en cours de fabrication.

“Du level de vue method, elle peut imprimer presque tout ce que vous voulez à partir de plusieurs matériaux”, explique Katzschman. “Il n’y a presque aucune restriction quant à ce que vous pouvez envoyer à l’imprimante, et ce que vous obtenez est vraiment pratique et sturdy. »

Le niveau de contrôle offert par le système permet d’imprimer très précisément à l’aide de cire, qui est utilisée comme matériau de enhance pour créer des cavités ou des réseaux complexes de canaux à l’intérieur du corps. L. a. cire est imprimée sous los angeles construction lors de los angeles fabrication de l’appareil. Une fois l’opération terminée, le corps est chauffé afin que los angeles cire fonde et s’écoule, laissant des canaux ouverts dans tout le corps.

Parce qu’il peut ajuster automatiquement et rapidement los angeles quantité de matériau déposé par chaque buse en temps réel, le système n’a pas besoin de faire glisser mécaniquement une pièce sur los angeles floor d’impact pour maintenir son niveau. Cela permet à l’imprimeur d’utiliser des matériaux qui durcissent progressivement et qui seraient tachés par un grattoir.

Matériaux supérieurs

Les chercheurs ont utilisé le système pour imprimer à l’aide de matériaux à base de thiol, qui durcissent plus lentement que les matériaux acryliques traditionnels utilisés dans l’impact 3-D. Cependant, les matériaux à base de thiol sont plus flexibles et ne se cassent pas aussi facilement que les acrylates. Ils ont également tendance à être plus stables sur une plage de températures plus huge et ne se dégradent pas aussi rapidement lorsqu’ils sont exposés au soleil.

“Ce sont des propriétés très importantes lorsque vous souhaitez créer des robots ou des systèmes devant interagir avec un environnement réel”, explique Katzschman.

Les chercheurs ont utilisé des matériaux à base de thiol et de cire pour fabriquer plusieurs dispositifs complexes qui auraient été presque impossibles à fabriquer avec les systèmes d’impact 3-D actuels. Par exemple, ils ont produit une primary robotique fonctionnelle entraînée par des tendons, contenant 19 tendons actionnés indépendamment, des doigts souples dotés de coussinets de capteurs et des os rigides porteurs.

“Nous avons également produit un robotic marcheur à six pattes succesful de détecter et de saisir des objets, ce qui a été conceivable grâce à los angeles capacité du système à créer des interfaces hermétiques entre des matériaux mous et durs, ainsi que des canaux complexes au sein de los angeles construction”, explique Buchner.

L’équipe a également démontré los angeles technologie grâce à une pompe en forme de cœur avec des ventricules intégrés et des valvules cardiaques artificielles, ainsi que des métamatériaux pouvant être programmés pour avoir des propriétés matérielles non linéaires.

“Ce n’est qu’un début”, déclare Matousek. “Il existe un nombre incroyable de nouveaux varieties de matériaux que vous pouvez ajouter à cette technologie. Cela nous permet d’introduire des familles de matériaux entièrement nouvelles qui ne pouvaient pas être utilisées auparavant dans l’impact 3-D.”

Les chercheurs cherchent maintenant à utiliser le système pour imprimer avec des hydrogels, utilisés dans les programs d’ingénierie tissulaire, ainsi qu’avec des silicones, des époxy et des varieties spéciaux de polymères durables.

Ils souhaitent également explorer de nouveaux domaines d’utility, tels que l’impact personnalisable de dispositifs médicaux, les plates-formes de polissage de semi-conducteurs et los angeles robotique encore plus complexe.

Cette histoire a été republiée grâce à MIT Information (internet.mit.edu/newsoffice/), un web page populaire couvrant l’actualité de los angeles recherche, de l’innovation et de l’enseignement du MIT.