В статье исследователи из Лаборатории информатики и искусственного интеллекта (CSAIL) в Массачусетском технологическом институте впервые представляют технологию для 3D-принтеров, в которой как жидкий, так и твердый материал можно печатать вместе. Благодаря этой технологии можно печатать робота за один шаг, не собирая другие детали в процессе доработки.
Изготовление роботов за один процесс печати
Исследователи называют свою печатную гидравлику своим методом, который должен быть возможен с обычным 3D-принтером. «Наше решение приближает нас на один шаг к быстрому производству функциональных машин», - говорит директор CSAIL Даниела Рус, которая курировала проект и стала соавтором статьи. «Вам просто нужно встроить батарею и двигатель в робот, тогда робот практически может разрядиться из принтера».
Чтобы продемонстрировать свой метод, исследователи напечатали маленького шестиногого робота, который может работать, используя 12 гидравлических насосов, встроенных в его корпус.
Хотя 3D-печать достигла значительных успехов в последние годы, жидкости остаются основной проблемой как материал. Печать с использованием жидких материалов является сложным процессом - большинство процессов необходимо перерабатывать, расплавляя опорные конструкции или удаляя их вручную. Вот почему эти методы печати практически не используются в промышленности.
«Печатная гидравлика» позволяет легко печатать с жидкостями
В «гидравлике для печати» своего рода струйный принтер помещает отдельные капли материала диаметром от 20 до 30 мкм. Это делает их около половины толщины человеческого волоса. Принтер продолжает этот процесс слой за слоем. Для каждой смены принтер использует разные материалы для разных деталей, затем он объединяет материал - за исключением жидких деталей - с интенсивным ультрафиолетовым излучением.
«Процесс печати дает нам точный контроль над размещением материала. Это позволяет нам печатать сложные каналы, которые уже заполнены гидравлической жидкостью », - говорит Роберт МакКарди, соавтор статьи. Другая проблема при печати с жидкостями заключается в том, что жидкие материалы часто мешают каплям, которые должны стать твердыми. Чтобы решить эту проблему, команда напечатала множество различных геометрий испытаний, чтобы найти правильное разрешение, чтобы можно было соединять жидкие и твердые материалы.
Маленький робот с шестигранной головкой, который весит около 700 г и имеет длину около 15 см, должен показать, что метод исследователей работает. Вал, приводимый в движение двигателем постоянного тока, закачивает гидравлическую жидкость в ноги робота - это позволяет им двигаться. За исключением двигателя и источника энергии, все компоненты были напечатаны за один шаг на 3D-принтере.
«Печатная гидравлика» позволяет настраивать шаблон дизайна, из которого можно создавать роботов самых разных размеров, форм и функций. «Если вы хотите напечатать робота-обходчика, который должен преодолевать большие препятствия, вы можете адаптировать дизайн к нему за считанные минуты», - говорит МакКарди.
Печать будет еще быстрее
После первого печатного робота с гидравлическим приводом команда хочет развивать свою работу. Хотя время печати шестнадцатеричного шестигранника относительно мало для сложности робота, исследователи ожидают, что процесс печати может быть еще более ускорен с помощью современного оборудования.
«Прежде всего, 3D-печать должна быть быстрее, чтобы ускорить процесс - это не зависит от нашей технологии», - говорит Рус. «Когда улучшаются принтеры, улучшается и наш метод. Создание роботов не должно быть таким трудоемким и трудоемким, как раньше ». Национальный научный фонд частично поддержал эту работу. (КДж)