Um esforço colaborativo liderado pela California Research Alliance (CARA) da BASF e pela University of California (UC) San Diego revolucionou a robótica leve. Os pesquisadores Yichen Zhai, Albert de Boer, Martin Faber, Rohini Gupta e Michael T. Tolley conseguiram fabricar dispositivos robóticos monolíticos macios em uma impressora 3D de mesa incorporada com circuitos de controle de fluidos. O projeto envolveu o uso de Ultrafuse TPU em Fused Filament Fabrication (FFF) para construir pinças inovadoras, que trouxeram maior segurança devido à constituição do material ao interagir de perto com os seres humanos.
Contrastando com os robôs macios convencionais, que dependem de atuação pneumática e métodos de fabricação envolvendo moldagem e montagem manuais, esses novos dispositivos adotam a impressão 3D – reduzindo a necessidade de trabalho manual e permitindo a criação de estruturas mais complexas.
Um desafio comum encontrado em robôs macios impressos em FFF é sua alta rigidez efetiva e possíveis vazamentos, que podem restringir sua funcionalidade. Para resolver esses problemas, os pesquisadores criaram um projeto engenhoso para produzir dispositivos robóticos pneumáticos macios e à prova de vazamentos, incorporando componentes de controle de fluidos nos atuadores durante a impressão. Eles conseguiram atuadores mais macios que podem dobrar para formar um círculo completo e válvulas pneumáticas impressas capazes de controlar o fluxo de ar de alta pressão.
A equipe combinou ainda mais esses atuadores e válvulas para criar uma garra autônoma sem componentes eletrônicos. O aspecto notável deste dispositivo é que ele foi produzido em um fluxo de trabalho único e contínuo de impressão 3D, que durou 16 horas e 19 minutos. O produto final não exigia pós-processamento, montagem ou reparo – garantindo um alto grau de repetibilidade e acessibilidade.
A mesma estratégia de fabricação pode ser estendida a outros dispositivos pneumáticos com sensores embutidos e circuitos de controle. As principais regras de projeto incluem a impressão usando um único caminho de ferramenta contínuo, conhecido como caminho Euleriano, e a criação de estruturas com paredes ultrafinas. Isso resulta em estruturas de baixa rigidez, comparáveis às peças moldadas em silicone.
A pinça produzida está pronta para uso imediato após a impressão, com capacidade de pegar e soltar objetos de forma autônoma. Sua fácil replicação usando uma impressora 3D de mesa semelhante a torna uma ferramenta atraente para vários setores, como manufatura e agricultura.
Legado BASF
Essa colaboração entre a BASF e a UC San Diego não apenas resultou em uma abordagem de fabricação inovadora, mas também estabeleceu novas regras de design – resultando em dispositivos pneumáticos autônomos e herméticos de alto desempenho. Esse avanço promete uma nova era na robótica leve, onde robôs personalizados complexos podem ser projetados e produzidos em um único processo de impressão monolítico.
Detalhes completos desta pesquisa podem ser encontrados na reportagem de capa publicada recentemente na Science Robotics, intitulada ‘Fabricação de desktop de dispositivos robóticos monolíticos macios com circuitos de controle de fluidos incorporados’. E, para saber mais sobre a BASF e a UC San Diego acesse o site.
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