新加坡SUTD大學采用FL-3DP技術，實現3D打印軟性機器人功能組件的新方法

2022年4月9日，南極熊獲悉，新加坡科技與設計大學(SUTD) 開發(fā)了一種采用自由形式液體3D打印(FL-3DP)技術的新方法，可以打印出性能更強和更復雜的軟性機器人組件。

△利用屈服應力水凝膠對具有高復雜性的軟性機器人的功能軟組件進行3d打印。圖片來自新加坡SUTD

FL-3DP是一種新興技術，具有很高的潛力，可實現多材料功能組件的3D打印。它利用凝膠作為臨時懸浮介質，墨水在其中噴射并保持在適當的位置。一旦墨水凝固，凝膠就可以很容易地洗掉。

這種方法克服了目前3D打印技術中遇到的兩個難題。首先，解決了3D打印在擠壓時需要較長時間才能凝固的問題。其次，由于其具有保持墨水持續(xù)液態(tài)的能力，先進的幾何形狀（例如具有高縱橫比的懸垂結構形狀或多種材料的精細組合）已成為一種設計可能。

但早期的FL-3DP技術被認為功能還不完善，同時不能制造復雜的組件，只能制造單一材料結構或簡單的形狀，如殼和網格。

盡管這項技術的前景很好，但缺乏更復雜的構建程序，經過研究，這部分可以通過調節(jié)油墨和支架之間的接口來實現，從而要求更高的打印分辨率。

△FL-3DP 3D打印技術，實現軟性機器人功能組件的新方法。圖片來自新加坡SUTD

SUTD的科學家們通過深入研究支持凝膠和油墨之間的流變性能和界面穩(wěn)定性，提高了打印分辨率和保真度。這一結果允許使用FL-3DP技術制造集成多種材料的復雜彈性體組件和改進更復雜的幾何形狀。

該研究已在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上發(fā)表（點我傳送門）。

用于機器人的精密氣動組件，用于機器人軟性夾具。這是為了說明FL-3DP與傳統(tǒng)制造方法(如成型和鑄造)相比的優(yōu)點。

通過整合軟、硬和功能性彈性體，研究人員能夠準確控制部件的形狀變形，通過固定軟夾具表面的摩擦或提供傳感功能來調整其功能，與傳統(tǒng)鑄造的同類產品相比，零部件的使用壽命提高了近10倍。

△多材料軟性夾具3d打印結合柔軟和堅硬的彈性體。圖片來自新加坡SUTD

眾所周知，獲得的這些結果是全球科研人員共同努力的一部分，標志著基于擠壓的3D打印進入新時代。改進后的方法為設計人員和工程人員提供了更廣闊的設計空間，具有廣闊的應用前景。

新加坡科技設計大學研究首席研究員兼助理教授Pablo Valdivia y Alvarado補充道，：“FL-3DP 和其他基于擠壓的新型增材制造工藝正在讓我們越來越接近完全直接共制造復雜功能系統(tǒng)（例如機器人和其他復雜功能產品和設備）的最終目標�！�

目前，該團隊正在努力通過提出一種新的懸浮介質來擴大可加工材料的范圍，這種懸浮介質在與更多的墨水兼容。