研究人員成功3D列印出模仿骨骼、韌帶和肌腱的機械手

3D 列印技術發展得如此之快,以至於研究人員已經成功地將骨骼、韌帶和肌腱模仿成機器人。

為了實現這些西部世界般的成果,蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊與美國新創公司 Inkbit 3D 合作。

這項技術突破使團隊能夠在一個流程中 3D 列印各種高品質材料,從而生產出更耐用的機器人。

蘇黎世聯邦理工學院團隊的博士生托馬斯·布赫納 (Thomas Buchner) 表示:“迄今為止,我們無法使用 3D 列印中使用的快速固化聚丙烯酸酯來製造這隻手。”

慢固化塑膠在 3D 列印中具有多種優勢。它們有助於最大限度地減少可能導致列印物件翹曲和收縮的內應力。

此外,較慢的固化過程可以產生更堅固、更耐用的印刷品,因為每一層都有更多的時間與前一層牢固地粘合。

更耐用的軟機器人

布赫納補充說:「這些[慢固化塑膠]具有非常好的彈性,彎曲後恢復到原始狀態的速度比聚丙烯酸酯快得多,」這使得它們成為製造機器人手的理想選擇。

「由軟材料製成的機器人,例如我們開發的手,比由金屬製成的傳統機器人具有優勢,」機器人教授、發表在《自然》雜誌上的這項研究的第一作者羅伯特·卡茨施曼(Robert Katzschmann)說。

「因為它們很柔軟,所以在與人類一起工作時受傷的風險較小,而且它們更適合處理易碎物品,」卡茨施曼補充道。

3D列印技術出現於2010年代,透過逐層建構來創造物件。

在此過程中,噴嘴在每個點沉積黏性狀態的特定材料,紫外線 (UV) 燈迅速固化每一層。然而,這種方法對於緩慢固化的塑膠來說並不可行,因為它會導致刮刀因黏膠而失效。

為了適應慢固化聚合物的使用,研究人員透過結合 3D 雷射掃描儀來增強 3D 列印,該掃描儀可以立即檢查每個列印層的表面不規則性。

這種創新方法意味著新技術不會平滑不均勻的層,而是在列印下一層時考慮不均勻性。