Robotica-onderzoekers van de University of California San Diego hebben voor het eerst een commerciële 3D-printer gebruikt om complexe sensoren in robotledematen en grijpers in te bedden. Maar ze ontdekten dat materialen die in de handel verkrijgbaar zijn voor 3D-printen nog moeten worden verbeterd voordat de robots volledig functioneel kunnen zijn.

Onderzoekers die gespecialiseerd zijn in 3D-printen, hebben lang gezocht naar het maken van een volledige robot in één print - een machine die zichzelf van de printer zou kunnen weglopen als het klaar is. Dit zou het gemakkelijker maken om sneller meer robots te printen. Het zou het ook mogelijk maken om robots te 3D-printen zonder menselijk toezicht, bijvoorbeeld op de maan of Mars.

Een van de belangrijkste obstakels op weg naar dit doel is de ontwikkeling van effectieve sensoren voor zachte robots. Dat komt omdat zacht, flexibele robots hebben vaak complexe oppervlakken en bewegingen die moeilijk zijn uit te rusten en te bedekken met sensoren die zijn gemaakt met traditionele fabricagetechnieken. Dit soort robots is flexibeler dan hun starre neven en kan veilig zij aan zij met mensen werken.

Het inzicht van de UC San Diego-onderzoekers was tweeledig. Ze wendden zich voor de klus tot een in de handel verkrijgbare printer, (de Stratasys Objet350 Connex3 - een werkpaard in veel robotica-labs). In aanvulling, ze realiseerden zich dat een van de materialen die door de 3D-printer worden gebruikt, is gemaakt van koolstofdeeltjes die stroom naar sensoren kunnen geleiden wanneer ze zijn aangesloten op een stroombron. Dus gebruikten robotici de zwarte hars om complexe sensoren te vervaardigen die zijn ingebed in robotonderdelen gemaakt van helder polymeer. Ze ontwierpen en vervaardigden verschillende prototypes, inclusief een grijper.

Wanneer uitgerekt, de sensoren faalden bij ongeveer dezelfde belasting als de menselijke huid. Maar de polymeren die de 3D-printer gebruikt, zijn niet ontworpen om elektriciteit te geleiden, dus hun prestaties zijn niet optimaal. De 3D-geprinte robots hebben ook veel nabewerking nodig voordat ze functioneel kunnen zijn, inclusief zorgvuldig wassen om onzuiverheden op te ruimen en drogen.

Echter, onderzoekers blijven optimistisch dat in de toekomst, materialen zullen verbeteren en 3D-geprinte robots die zijn uitgerust met ingebouwde sensoren veel gemakkelijker te vervaardigen maken.

"Geïntegreerd printen van sensoren is een krachtig proces dat naadloze integratie van sensoren in zachte robots mogelijk maakt en verbetert. maar er bestaat nog geen geschikte, commercieel beschikbaar, gebruiksvriendelijk platform waarmee gebruikers tegelijkertijd zachte actuatoren en sensoren kunnen printen, ’ schrijven onderzoekers.