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Des robots magnétiques souples imprimés en 3D peuvent ramper et sauter

Des robots magnétiques souples imprimés en 3D peuvent ramper et sauter

Technologies |
Par eeNews Europe



Dans un article intitulé « Impression de domaines ferromagnétiques pour des matériaux souples à transformation rapide » publié dans Nature, les chercheurs rapportent comment ils ont utilisé un composite élastomère contenant des microparticules ferromagnétiques pour imprimer des formes mécaniques spécifiques tout en contrôlant l’orientation magnétique des microparticules imprimées couche par couche.

Ce qu’ils décrivent comme «l’impression 3D de domaines ferromagnétiques programmés dans des matériaux souples» consiste à appliquer un champ magnétique sur la buse d’impression pendant l’impression, ce qui réoriente les particules le long du champ appliqué, fournissant une polarité magnétique déterminée au matériau imprimé.

 

Robot araignée du MIT (structure hexapode), sans champ
magnétique (à gauche) et activé par un champ magnétique

 

Ensuite, lorsqu’un champ magnétique uniforme est appliqué à une telle structure souple imprimée en 3D avec différents domaines magnétiques répartis dans toute sa structure, le robot souple fournit des réponses mécaniques non linéaires, avec des capacités de déformation uniques en fonction de sa conception. Ceci constitue une amélioration considérable par rapport aux structures de matériaux magnétiques uniformes capables seulement d’allonger, de rétrécir ou de se courber dans son ensemble.


Pour tirer le meilleur parti de leur nouvelle technique de programmation magnétique 3D, les chercheurs ont également développé un modèle physique d’analyse par éléments finis capable de prédire comment une structure imprimée avec des domaines magnétiques donnés se déformera sous un champ magnétique. Le modèle prend en compte l’élasticité du composé souple, les motifs magnétiques dans toute la structure et le champ magnétique externe tel qu’il sera appliqué (de façon continue, intermittente ou avec des changements de polarité).

Avec ce modèle prédictif, les ingénieurs peuvent concevoir leurs propres structures et modèles de domaines, les valider avec le modèle et les imprimer pour activer diverses fonctions.

 

 

Grâce à diverses formes imprimées en 3D et plusieurs expériences, les chercheurs ont pu démontrer une électronique souple reconfigurable avec une vitesse d’actionnement et une densité de puissance présentant des ordres de grandeur supérieurs aux matériaux actifs imprimés en 3D existants. Parmi leurs découvertes, il y avait des structures avec des comportements auxétiques contrôlés, permettant à un métamatériau mécanique de sauter suite à une expansion soudaine de sa structure. D’autres conceptions incluaient un robot souple qui peut ramper, rouler, attraper des objets qui se déplacent rapidement et s’enrouler autour d’un petit objet pour le transporter roulant sur une certaine distance.

 

La biomédecine et l’électronique implantable sont des champs d’application probables, selon Xuanhe Zhao, professeur au Département de génie mécanique du MIT et au Département de génie civil et environnemental qui a dirigé cette recherche.

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Massachusetts Institute of Technology – www.mit.edu

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