Tredimensionell utskrift erbjuder unika fördelar, men står fortfarande inför många utmaningar, för tillverkning av små, flexibla robotar som kan navigera genom människokroppen och andra trånga utrymmen, enligt en recension i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material .
Forskare vid Sydkoreas Jeju National University undersökte den senaste forskningen och utvecklingen av att tillverka mjuka robotar med hjälp av 3-D-utskriftsteknik. Deras studie drar slutsatsen att 3D-utskrift är väl lämpad för att bygga robotar som har komplexa yttre former tillsammans med en internt porös struktur. Ändå, området är fortfarande nytt och stora luckor måste åtgärdas för att kunna trycka robotar med flera material som lätt fäster vid varandra.
Mjuka robotar är gjorda av mycket kompatibla material som vätskor, geler och polymerer så att de kan efterlikna funktioner som finns i levande organismer. De senaste åren, det har funnits en betydande trend mot att använda 3-D-utskrift för deras tillverkning istället för konventionella formnings- och gjutmetoder.
Många 3D-utskriftstekniker är tillgängliga. De omvandlar alla digital data till tredimensionella objekt genom att lägga till på varandra följande lager av ett material tills objektet är tillverkat. Tryckteknikerna använder olika typer av material och tillvägagångssätt för skiktning av dem. Till exempel, forskare använde "selektiv lasersintring" av pulverformiga metaller för att utveckla en mjuk robothand med flera fingrar som kan lyfta, grepp, snurra och placera föremål exakt.
Andra material som används för att 3D-printa mjuka robotar inkluderar dielektriska elastomerer:polymerer som ändrar storlek och form när de stimuleras av ett elektriskt fält; formminnespolymerer, som ändrar sin form som svar på värme; och hydrogeler som påverkas av en mängd olika stimuli, inklusive värme, elektricitet, aciditet, magnetism och ljus.
Mjuka robotar testas för en mängd olika ändamål i och utanför människokroppen. Till exempel, en 3-D-tryckt mjuk silikonpump skulle kunna användas som ett konstgjort hjärta. 3D-tryckta mjuka "mikrobiobotar", som kan färdas genom blodkärl eller tarmen, forskas för att övervaka sjukdomar. Utanför kroppen, mjuka robotar utvecklas för proteser, för att övervaka vitala tecken, och för organ-on-a-chip-anordningar som kan ersätta djur vid drogtester.
Men många utmaningar kvarstår för att förbättra dessa teknologier för klinisk användning. Materialen krymper ibland under stelningsprocessen, till exempel. Också, 3D-utskrift är ännu för långsam för massproduktion.
Den kommersiella framgången för dessa teknologier, forskarna drar slutsatsen, kommer att bero på att utveckla snabba prototyper som kan leda till massproduktion. Robotar måste också vara billiga och tillfredsställa marknadens behov.
