Un nuovo materiale antiurto stampato in 3d dal MIT potrebbe proteggere i robot e i droni
I ricercatori del Computer Science del MIT e dell’Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) hanno sviluppato un nuovo metodo per la stampa 3D di materiali morbidi con proprietà anti urto o meglio assorbi urto, controllati con precisione. I materiali stampati in 3d potrebbero migliorare la durata di droni, telefoni, scarpe e molto altro ancora.
I materiali ammortizzanti hanno usi in una varietà di applicazioni, dalle attrezzature sportive alle tecnologie spinte. Applicando, i materiali morbidi gonfiabili ad un oggetto, i produttori possono proteggere l’oggetto-o il suo contenuto-dai danni, cosa che lo rende adatto per un certo insieme di attività fisiche. Finora, tuttavia, la maggior parte dei materiali o dei dispositivi ammortizzatori sono stati creati con processi di fabbricazione standard come lo stampaggio ad iniezione. E mentre lo stampaggio ad iniezione mantiene basso il costo di tali materiali, il processo fornisce opzioni limitate in termini di flessibilità : i materiali ammortizzanti avranno un determinato livello di “bounciness”, e questo livello potrebbe non essere del tutto adatto per il compito affidatogli .
I “viscoelastici” come la gomma e plastica, sono materiali che hanno entrambe le qualità solide e liquide, sono spesso utilizzati come materiali ammortizzatori. Ma mentre tali materiali sono economici e facili da trovare, non sono generalmente in grado di essere personalizzati. Come tale, il loro livello di rigidità ed elasticità è fisso. Per creare una soluzione più su misura, un gruppo di ricercatori del CSAIL ha capito che la stampa 3D potrebbe essere utilizzata per progettare con precisione le proprietà ammortizzanti di un materiale, fornendo livelli di smorzamento specifici per particolari applicazioni.
“E ‘difficile personalizzare oggetti morbidi usando metodi di fabbricazione esistenti, in quanto è necessario utilizzare lo stampaggio ad iniezione o qualche altro processo industriale”, ha detto il ricercatore Jeffrey Lipton. “La stampa 3D apre più possibilità e ci permette di porre la domanda: ‘possiamo fare cose che non potevamo fare prima?'”
I ricercatori del CSAIL hanno scoperto che la loro tecnica “materiale viscoelastico programmabile” (PVM) potrebbe essere applicata a vari oggetti, ma un particolare articolo per il quale volevano applicare la tecnica era un insolito robot a forma di cubo che si muove facendo rimbalzare utilizzando loop strisce di metallo che servire come gambe canguro-like. Utilizzando una stampante 3D di serie, i ricercatori hanno combinato un solido, un liquido, e il materiale gommoso Stratasys ‘TangoBlack + per creare uno strato esterno stampato in 3d per il robot che riduce la sua elasticità e quindi diminuisce il rischio di subire danni dei suoi componenti : due motori interni , un microcontroller , una batteria, e un’unità di misurazione inerziale e dei sensori
“Tale riduzione fa la differenza per evitare un rotore da rottura di un drone o di un sensore da cracking quando colpisce il pavimento”, ha detto il direttore del CSAIL Daniela Rus. “Questi materiali ci permettono di stampare in 3D robot con proprietà visco-elastiche che possono essere immessi dall’utente al momento della stampa come parte del processo di fabbricazione.”
Le “pelli” stampate in 3d sviluppate per il robot cubo lo hanno fatto atterrare quasi quattro volte più precisamente, esibendo una flessibilità sufficiente per ridurre lo shock, ma non così tanto che il robot rimbalzasse fuori controllo. Regolando il rapporto di liquido, tuttavia, i ricercatori possono rendere il materiale più o meno elastico. Il successo del test ha portato i ricercatori a credere che la tecnologia potrebbe essere utilizzata per migliorare la durata di droni, come quelli sviluppati da Google e Amazon, così come per i componenti ammortizzanti delle scarpe e i caschi da corsa. Nel caso dei caschi, per esempio, alcune parti potrebbero essere stampate in 3D per il massimo comfort, mentre altre possono essere progettate per la massima capacità ammortizzante come e dove richiesto.
“Grazie alla combinazione di più materiali per ottenere le proprietà che sono al di fuori della portata del materiale di base, questo lavoro spinge il limite di ciò che è possibile stampare”, ha commentato Hod Lipson, professore di ingegneria presso la Columbia University e co-autore del Fabbricato: The New World of 3D Printing. “Per di più, essendo in grado di fare questo in un unico processo di stampa si alza l’asticella per la produzione di additivi”.
Questo lavoro è stato sostenuto da un finanziamento della National Science Foundation. Un documento di ricerca che copre le conclusioni del gruppo sarà presentato alla IEEE / RSJ International Conference 2016 sui robot e sui sistemi intelligenti, che si terrà dal 9 al 14 ottobre a Deajeon in Corea.
