Stampante 3D crea una mano robotica con tendini, legamenti e “ossa” – proprio come una mano umana
La nuova tecnologia di stampa consente di combinare materiali diversi come mai prima d’ora.
Gli ultimi progressi nella stampa 3D sono stati sfruttati dagli scienziati dell’ETH Zürich, che hanno presentato una mano robotica incredibilmente simile a quella umana. Ciò che rende unica questa mano è che è composta da ossa, legamenti e tendini – tutti gli elementi costitutivi di uno scheletro umano – creati con diversi polimeri flessibili, aprendo un mondo di potenziali applicazioni per questa tecnologia.
Non molto tempo fa, sarebbe stato difficile immaginare un mondo in cui le persone potessero avere stampanti 3D nelle proprie case – ma ora questa fantasia di fantascienza è diventata realtà. Lo sviluppo di questa tecnologia si è accelerato enormemente negli ultimi anni; le persone hanno stampato di tutto, dai dolci e sostituti del pesce vegani a dispositivi medici e persino un razzo.
Inizialmente, i materiali che potevano essere utilizzati per la stampa 3D erano limitati a plastica a rapida polimerizzazione, ma nuovi metodi sviluppati dai ricercatori dell’ETH Zürich in collaborazione con la startup statunitense Inkbit hanno ampliato questa possibilità includendo anche plastica a lenta polimerizzazione. Ora è possibile stampare oggetti contenenti materiali multipli contemporaneamente e combinare materiali morbidi, elastici e rigidi in forme più complesse che mai.
“Non saremmo stati in grado di realizzare questa mano con i poliacrilati a rapida polimerizzazione che abbiamo utilizzato finora nella stampa 3D”, ha spiegato il primo autore dello studio Thomas Buchner in una dichiarazione. ”Stiamo ora utilizzando polimeri di tiolene a lenta polimerizzazione. Questi hanno proprietà elastiche molto buone e ritornano al loro stato originale molto più velocemente dopo la flessione rispetto ai poliacrilati”.
La stampa 3D normale funziona costruendo la forma a strati. Una lampada UV viene utilizzata per polimerizzare la plastica tra ogni strato e una spatola livella eventuali irregolarità sulla superficie prima che venga posato il prossimo strato. Tuttavia, questo non funziona con plastica a lenta polimerizzazione perché rimarrebbe troppo appiccicosa e ostruirebbe la spatola.
Il team ha risolto il problema utilizzando i laser per eseguire una scansione 3D di ogni strato. Dove ci sono irregolarità, la macchina può ricalibrarsi per assicurarsi che il prossimo strato tenga conto di queste, quindi non c’è bisogno di livellare la superficie ogni volta.
“Un meccanismo di feedback compensa queste irregolarità durante la stampa del prossimo strato calcolando eventuali aggiustamenti necessari alla quantità di materiale da stampare in tempo reale e con precisione millimetrica”, ha detto il co-autore dello studio, il professor Wojciech Matusik del MIT, dove ha sede Inkbit. Avendo ora perfezionato questa tecnica, hanno intenzione di continuare a esplorarne le applicazioni e offrire questo nuovo servizio ai clienti di Inkbit.
Per quanto riguarda la mano robotica, la sua costruzione unica offre diversi vantaggi, come ha spiegato il professore Robert Katzschmann, autore principale dello studio: “I robot realizzati con materiali morbidi, come la mano che abbiamo sviluppato, hanno vantaggi rispetto ai robot convenzionali realizzati in metallo. Essendo morbidi, c’è meno rischio di lesioni quando lavorano con gli esseri umani e sono più adatti per maneggiare merci fragili”.
Che si tratti di riportare in vita organismi estinti da 450 milioni di anni, creare un guanto intelligente che può imparare a suonare il piano o costruire un artista di fuga ondulato che non ha bisogno di aiuto umano, la robotica morbida sta creando alcuni dei progressi più entusiasmanti nella tecnologia di oggi – tutti questi esempi sono solo di quest’anno. Ora, grazie a queste innovazioni nella stampa 3D, possiamo aggiungere una serie di nuove invenzioni a questa lista.
“Abbiamo fabbricato direttamente una vasta gamma di sistemi compositi ad alta risoluzione complessi e robot: mani azionate da tendini, manipolatori a camminata pneumatica, pompe che imitano un cuore e strutture metamateriali”, hanno scritto gli autori nel loro articolo. E non deve finire qui.
“La nostra tecnologia di produzione rapida e versatile creerà nuove opportunità per indagini scientifiche, progettazione sperimentale, prototipazione complessa e innovazione industriale”.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.
