ETH Zürich und US-Start-up Inkbit revolutionieren 3D-Druck mit Roboterhand
Die Zusammenarbeit zwischen der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) und dem US-Start-up Inkbit hat eine Revolution im Bereich des 3D-Drucks hervorgebracht. Durch den Einsatz einer neuen Technologie konnten die Forscher eine vollständige Roboterhand in einem einzigen Durchgang drucken, einschließlich Knochen, Sehnen und Bändern.
Bisher waren 3D-Drucker nur in der Lage, schnell aushärtende Kunststoffe als Druckmaterial zu verwenden. Doch in Zusammenarbeit mit Inkbit hat die ETH Zürich eine neue Technologie entwickelt, die es ermöglicht, verschiedene Materialien in einem einzigen Vorgang zu verarbeiten und auszudrucken. Diese Materialien umfassen sowohl weiche, elastische als auch starre Stoffe. Dadurch entfällt der zeitaufwendige Zusammenbau von einzelnen Teilen, die aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften gedruckt wurden.
Die Ergebnisse dieser bahnbrechenden 3D-Drucktechnik wurden in der Studie „Vision-controlled jetting for composite systems and robots“ in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Die neue Technologie ermöglicht die Herstellung komplexerer und langlebigerer Komponenten für Roboter. Zudem können feine Strukturen und Teile mit Hohlräumen hergestellt werden.
Ein herausragendes Beispiel für die Arbeit der Forscher ist der einstufige 3D-Druck einer Roboterhand, bei dem verschiedene Polymere verwendet wurden. Die Roboterhand besteht aus festen Knochen sowie flexiblen, dehnbaren Sehnen und Bändern. Die Hand konnte ohne zusätzlichen Zusammenbau direkt mit Motoren verbunden und verwendet werden. Dank der 3D-Drucktechnik ist es nun möglich, vollständige Softroboter herzustellen.
Laut Thomas Buchner, einem Doktoranden in der Gruppe von ETH-Robotikprofessor Robert Katzschmann, wäre es mit den bisher im 3D-Druck verwendeten schnell aushärtenden Polyacrylaten nicht möglich gewesen, diese Hand herzustellen. Stattdessen haben die Forscher neue Thiolen-Polymere verwendet, die langsam aushärten und über ausgezeichnete elastische Eigenschaften verfügen. Zusätzlich sind sie UV- und feuchtigkeitsbeständig. Im Vergleich zu Polyacrylaten kehren sie nach dem Biegen auch schneller in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Aufgrund ihrer Eigenschaften eignen sich die Thiolen-Polymere besonders gut zur Herstellung von elastischen Bändern für eine Roboterhand. Die Festigkeit der Thiolen-Polymere kann sehr präzise eingestellt werden, was ein großer Vorteil bei der Herstellung von Softrobotern ist.
Die herkömmliche 3D-Druckmethode besteht darin, das Material schichtweise in flüssiger Form aufzutragen und anschließend mit Hilfe einer UV-Lampe auszuhärten. Bei der neuen 3D-Drucktechnologie der ETH und Inkbit wird ein 3D-Laserscanner verwendet, um nach dem Druck jeder Schicht die Oberfläche auf mögliche Unregelmäßigkeiten zu überprüfen. Eventuelle Unebenheiten werden bei der nächsten Schicht des Druckvorgangs ausgeglichen. Dadurch entfällt das mühsame Entfernen von Unebenheiten vor dem Auftragen der nächsten Schicht.
Für den Druck wird als Stützmaterial Wachs verwendet, das bei einer Temperatur von etwa 60 °C schmilzt. Die Entwicklung der 3D-Drucktechnologie erfolgte durch das US-Start-up Inkbit, ein Spin-off des Massachusetts Institute of Technology (MIT). Die ETH Zürich unterstützte Inkbit bei der Verbesserung der Drucktechnik, um sie für langsam aushärtende Polymere anwendbar zu machen. Die ETH führte außerdem weitere Tests des 3D-Druckverfahrens mit verschiedenen Anwendungen durch, darunter die Roboterhand und einen Laufroboter.
Inkbit plant nun, die Technologie zu kommerzialisieren und sowohl einen Druckservice anzubieten als auch einen 3D-Drucker mit dieser Technik zum Verkauf anzubieten. Die ETH Zürich plant, die Potenziale der neuen Drucktechnik weiter zu erforschen und noch anspruchsvollere Strukturen zu realisieren. Diese bahnbrechende Kooperation zwischen der ETH Zürich und Inkbit hat das Potenzial, den 3D-Druck in vielen Bereichen zu revolutionieren und neue Möglichkeiten in der Robotik zu eröffnen.
Schlagwörter: 3DDrucktechnik + ETH Zürich + Inkbit
Wie bewerten Sie den Schreibstil des Artikels?