{"id":10652,"date":"2023-11-27T00:01:09","date_gmt":"2023-11-26T23:01:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/?p=10652"},"modified":"2023-11-27T11:08:08","modified_gmt":"2023-11-27T10:08:08","slug":"mit-eth-mano-robotica-stampa-3d-271120239","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/mit-eth-mano-robotica-stampa-3d-271120239\/","title":{"rendered":"Il MIT e l’ETH di Zurigo realizzano una mano robotica stampata in 3D"},"content":{"rendered":"

Negli ultimi anni abbiamo assistito a un boom della robotica morbida<\/a> per i vantaggi ad essa associata. I robot realizzati con materiali flessibili consentono, ad esempio, deformazioni elastiche e minimizzano i rischi spesso associati all’uso di materiali rigidi come l’acciaio o l’alluminio. I vantaggi di questo tipo di robotica sono ricercati in una vasta gamma di settori, tra cui spicca quello medicale, dove si sperimenta l’interazione uomo-macchina e la presa di oggetti fragili o complessi. Oggi la robotica \u00e8 sempre pi\u00f9 influenzata dalla crescita della produzione additiva<\/a>: le due tecnologie vengono combinate in molte applicazioni per progettare soluzioni pi\u00f9 efficaci. Con il rapido sviluppo di materiali compatibili con la stampa 3D, come il silicone<\/a>, stiamo assistendo a una serie di nuove invenzioni nella robotica. \u00c8 il caso della mano robotica stampata in 3D presentata dal MIT e dal Politecnico di Zurigo (ETH).<\/p>\n

Questo progetto \u00e8 stato reso possibile dalla collaborazione con la start-up americana Inkbit e la sua tecnologia. Hanno lavorato insieme allo studio “Vision-controlled jetting for composite systems and robots”, con l’obiettivo di produrre strutture complesse ad alta risoluzione con diverse propriet\u00e0 dei materiali e ricreare le funzioni degli organismi naturali in forma sintetica. Hanno combinato la stampa 3D con scanner laser e un meccanismo di feedback, il che ha permesso di stampare in 3D polimeri a bassa viscosit\u00e0 e lento indurimento con un’eccellente elasticit\u00e0. Di conseguenza, \u00e8 stato possibile utilizzare materiali complessi e resistenti, composti da diversi materiali di alta qualit\u00e0 e caratterizzati da una combinazione di strutture elastiche e rigide. I risultati dello studio sono stati pubblicati all’inizio del mese sulla rivista Nature<\/em>.<\/p>\n

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Lo studio mostra nuove possibilit\u00e0 per la robotica morbida e la stampa 3D. (Immagine: Thomas Buchner et al.; Nature)<\/p><\/div>\n

Nell’ambito dello studio, il Politecnico di Zurigo e Inkbit hanno testato il loro approccio in vari esempi di applicazione. Hanno prodotto un’ampia gamma di compositi ad alta risoluzione e vari robot, tra cui mani robotiche, pompe cardiache e altre strutture con metamateriali. Uno degli esempi pi\u00f9 notevoli \u00e8 una mano robotica con ossa e legamenti artificiali. Questa \u00e8 stata realizzata con diversi polimeri e con delle cavit\u00e0 per ospitare dei sensori, ed \u00e8 stata stampata in un’unica operazione. I polimeri utilizzati sono una delle ragioni di questo risultato. “Non saremmo stati in grado di produrre questa mano con i poliacrilati a polimerizzazione rapida per la stampa 3D<\/em>“, spiega Thomas Buchner, dottorando del gruppo di robotica dell’ETH e primo autore dello studio. E continua: “Ora stiamo usando polimeri tiolenici a polimerizzazione lenta. Hanno ottime propriet\u00e0 elastiche e tornano al loro stato originale molto pi\u00f9 rapidamente dei poliacrilati dopo essere stati piegati<\/em>“.<\/p>

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Queste propriet\u00e0 hanno reso i polimeri tiolenici materiali ideali per la produzione di bande elastiche per la mano robotica. Inoltre, la rigidit\u00e0 dei tioli pu\u00f2 essere regolata con precisione per soddisfare i requisiti dei robot flessibili. “I robot realizzati con materiali flessibili, come la mano che abbiamo sviluppato, presentano dei vantaggi rispetto ai robot metallici convenzionali: grazie alla loro flessibilit\u00e0, il rischio di lesioni \u00e8 ridotto quando si lavora con gli esseri umani e sono pi\u00f9 adatti a maneggiare oggetti fragili<\/em>“, aggiunge Robert Katzschmann, professore dell’ETH.<\/p>\n

Combinazione di stampa 3D e robotica morbida<\/h3>\n

L’approccio adottato da MIT, ETH e Inkbit per la mano robotica si caratterizza anche per l’elevata produttivit\u00e0 e il processo di stampa multi-materiale automatizzato con un’alta scalabilit\u00e0. I polimeri a lenta polimerizzazione menzionati in precedenza (tioleni ed epossidici) hanno svolto un ruolo fondamentale nella creazione della mano robotica. Tuttavia, la possibilit\u00e0 di lavorarli con la stampa 3D dipende anche dalla tecnologia utilizzata. Finora, solo i polimeri a rapido indurimento potevano essere lavorati con la stampa 3D, in quanto esistono dispositivi per eliminare le irregolarit\u00e0 dopo la solidificazione del materiale, garantendo cos\u00ec parti di qualit\u00e0. I polimeri a lento indurimento rischiano invece di bloccare tale dispositivo.<\/p>\n

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La mano robotica stampata in 3D \u00e8 composta da ossa, tendini e legamenti artificiali realizzati con materiali diversi, tra cui plastiche morbide ed elastiche. (Immagine: Thomas Buchner et al; Nature)<\/p><\/div>\n

Questo \u00e8 il vantaggio della tecnologia Vision Controlled Jetting sviluppata dalla start-up americana Inkbit, spin-off del MIT. Con questa tecnologia di stampa, un processo di Material Jetting<\/a>, gli ugelli applicano il materiale viscoso desiderato in ogni punto, che viene poi polimerizzato strato per strato da una lampada UV. La particolarit\u00e0 di questa tecnologia \u00e8 che uno scanner laser 3D controlla le irregolarit\u00e0 dello strato stampato, che vengono prese in considerazione quando viene applicato lo strato successivo. “Un meccanismo di feedback compensa queste irregolarit\u00e0 durante la stampa dello strato successivo, calcolando in tempo reale le regolazioni precise della quantit\u00e0 di materiale da erogare<\/em>“, spiega Wojciech Matusz. spiega Wojciech Matusik, professore al MIT e coautore dello studio. Ci\u00f2 significa che il sistema di scansione cattura la struttura 3D e consente un adattamento immediato grazie a un ciclo di feedback digitale. Questo elimina la necessit\u00e0 di soluzioni meccaniche aggiuntive e facilita un processo senza contatto che consente di stampare plastiche a indurimento continuo con diverse elasticit\u00e0. Come mezzo di stampa viene utilizzata la cera, che viene poi fusa a 60 gradi Celsius.<\/p>\n

Una delle difficolt\u00e0 incontrate dal team nell’ambito di questo progetto di ricerca \u00e8 stato il warping<\/a> di alcune parti stampate. Inoltre, gli strati delle stampe multimateriale non sempre aderivano bene, anche se questo aspetto potrebbe essere migliorato in futuro. L’elevata risoluzione complessiva, la rapidit\u00e0 del processo di stampa e l’ampia gamma di materiali con propriet\u00e0 diverse possono gi\u00e0 consentire una variet\u00e0 di robot ibridi, flessibili e rigidi e altre applicazioni. Il MIT e il Politecnico di Zurigo sono riusciti a ottimizzare la tecnologia di stampa di Inkbit per l’uso di polimeri a lenta polimerizzazione, testando varie applicazioni. Ora si concentreranno sull’esplorazione di altre possibilit\u00e0, cercando di stampare e testare strutture ancora pi\u00f9 complesse. L’obiettivo finale di Inkbit \u00e8 sviluppare e commercializzare la tecnologia. Per maggiori informazioni, rimandiamo allo studio completo: QUI<\/a>.<\/p>\n