Nieuws

3D-geprint vingertoppengevoel

Arjen Dijkgraaf |
Materialen & Coatings, Organische chemie

Met vloeistoffen uit een 3D-printer kun je complete robotvingers opbouwen met een ingebouwd bewegingsmechaniek en kant-en-klaar gevoel in hun vingertoppen. Er losse sensoren op plakken hoeft niet meer, stellen Harvard-onderzoekers in Advanced Materials.

Jennifer Lewis en collega’s gebruiken er shear thinning-materialen voor, waarbij de viscositeit afhangt van de afschuifkrachten die je er op uitoefent. Als je ze door een nauwe printkop perst worden ze tamelijk dun vloeibaar, maar zodra ze daar uit zijn verstarren ze. Zo kun je verschillende vloeibare lagen over elkaar printen zonder dat ze direct in elkaar overvloeien. Lewis spreekt van multimaterial embedded 3D printing, afgekort EMB3D.

De vingers of soft somatosensitive actuators (SSA’s) bestaan voornamelijk uit lagen siliconenrubber, die je achteraf laat uitharden onder invloed van uv-licht. De middelste laag (en dat is dan weer geen nieuw idee) bevat holle kamers waar je perslucht in kunt pompen zodat ze elkaar wegdrukken. Dat de SSA dan buigt in plaats dat hij alleen maar langer wordt, komt doordat je voor de ene zijkant veel stugger rubber gebruikt dan voor de andere.

Voor de sensorfuncties dient een ionische vloeistof, een zout dat bij kamertemperatuur vloeibaar is en dan elektriciteit geleidt. Om precies te zijn 1-ethyl-3-methylimidazolinium ethylsulfaat (EMIM-ES). Door een paar procent siliciumoxide-nanodeeltjes (fumed silica) toe te voegen, maak je er een gel van die dik genoeg is om als een stroopsliert over het siliconenrubber te kunnen spuiten. Door de volgende laag rubber wordt hij vervolgens hermetisch ingesloten.

De weerstand van zo’n sliert hangt af van de lengte, de diameter en de omgevingstemperatuur. Als je het omliggende rubber vervormt, veranderen die eerste twee. Bouw een sliert in de rug van de vinger en de weerstand neemt toe als functie van de buiging. Bouw een labyrintje in de vingertop en je kunt uit de weerstand afleiden of die ergens tegenaan drukt. En via een apart kanaal, dat niet gemakkelijk vervormt, kun je meten hoe warm het aangeraakte voorwerp is.

Voor de aansluiting op de buitenwereld prik je achteraf een metaaldraadje in de ionische vloeistof, dwars door het rubber heen.

Voor de toevoer van de perslucht breng je andere stroopslierten aan, die bestaan uit een waterige polymeergel. Achteraf spoel je die er uit zodat in het rubber een open kanaal achterblijft.

In de publicatie laten Lewis en collega’s een prototype zien van een grijper met drie SSA’s, die het uitstekend lijken te doen. Het wachten is nu op iemand die het in de praktijk durft toe te passen.

bron: Harvard

Deel deze pagina
Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven