Rotationsbasiertes 3D-Druckverfahren erzeugt programmierbare weiche Filamente

Technik, Energie und Einsatz

Die Rotationsgeschwindigkeit während des Drucks hat einen starken Einfluss darauf, wie sich einzelne Filamente beim Erhitzen formverändern“, merkte das Team an.

Einsatz in der Soft-Robotik Durch Zusammenarbeit mit Experten für Mechanik und molekulare Ausrichtung konnten die Verhaltensweisen dieser Materialien durch fortschrittliche Röntgenstreuung validiert und vorhergesagt werden.

Mit der Etablierung der Einzelfilament-Programmierung dienten diese Stränge als Bausteine für komplexe, architektonisch gestaltete Strukturen, wie sinusförmige Filamente. Interessanterweise entwickelten Forscher funktionale Prototypen, wie temperaturabhängige aktive Filter und Mehrfachgreifer.

Die Bewegung dieser Strukturen wird durch

Die Bewegung dieser Strukturen wird durch die Position des aktiven Elastomers bestimmt: Das Platzieren auf der äußeren Kurve lässt das Gitter expandieren und öffnen, während das Platzieren auf der inneren Kurve dazu führt, dass es sich zusammenzieht und greift.

Diese programmierbare Architektur ermöglicht den Übergang ängen zu komplexen Geräten, die in der Lage sind, Partikel präzise einzufangen oder mehrere Gegenstände gleichzeitig zu manipulieren.

Nach dieser anfänglichen Entwicklung konzentrieren sich die Skalierungsbemühungen derzeit auf die Miniaturisierung – wobei maßgeschneiderte Düsen und spezielle Tinten bereits Filamente 100 Mikron erzeugen. Zukünftige Entwicklungen zielen darauf ab, diese Größe noch weiter zu reduzieren und gleichzeitig multifunktionale Komponenten zu integrieren.

Einordnung fuer Autofahrer

„Was die Skalierbarkeit betrifft, so könnten in Zukunft komplexere Düsen erstellt werden, die sich mit anderen Materialien verbinden – wie beispielsweise ein Flüssigmetallkanal zur Ermöglichung der Betätigung oder die Integration anderer Funktionalitäten“, sagte der Doktorand und Mitautor Jackson Wilt.

Obwohl Flüssigkristel-Elastomere noch in einem frühen Stadium der industriellen Anwendung sind, wird erwartet, dass dieses neue Druck-Framework künstliche Muskeln in praktische Anwendungen wie die Soft-Robotik, Energieabsorption und Biomedizin überführen wird.

Die Technologie könnte die Erstellung für die empfindliche Manipulation mehrerer Objekte und temperaturregelbaren Ventilen zur Flüssigkeitskontrolle ermöglichen.

Besonders hervorzuheben ist das Potenzial, selbstverriegelnden Filamenten, das eine vielversprechende Lösung für biomedizinische Anforderungen darstellt. Die Ergebnisse wurden im Journal Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.