Ein neues Verfahren zur Herstellung von Robotergliedern und Prothesen mithilfe von Elastomeren im 3D-Druck wurde von Forschern der Ecole Polytechnique F\u00e9d\u00e9rale de Lausanne (EPFL) entwickelt. Diese bahnbrechende Entwicklung erm\u00f6glicht es, unterschiedliche lokale mechanische Eigenschaften zu erreichen und somit den Einsatz von Aktuatoren auf Elastomer-Basis zu verbessern.<\/p>\n
Bisher war es nicht m\u00f6glich, 3D-Strukturen mit variierenden mechanischen Eigenschaften herzustellen, doch mit den neuen druckbaren Elastomeren der EPFL wird sich das nun \u00e4ndern. Normalerweise werden Elastomere gegossen, was bedeutet, dass ihre Zusammensetzung nicht \u00fcber kurze L\u00e4ngenskalen in allen drei Dimensionen ver\u00e4ndert werden kann. <\/p>\n
Um dieses Problem zu l\u00f6sen, haben die Forscher sogenannte DNGEs (Double Network Granular Elastomers) entwickelt. DNGEs sind granulare Elastomere mit doppeltem Netzwerk, die in einem bisher unerreichten Ausma\u00df ihre mechanischen Eigenschaften ver\u00e4ndern k\u00f6nnen. Die Vielseitigkeit des neuen Elastomers beruht auf zwei elastomeren Netzwerken.<\/p>\n
Zur Herstellung werden elastomere Mikropartikel aus \u00d6l-in-Wasser-Emulsionstropfen gewonnen. Diese Mikropartikel werden in eine Vorl\u00e4uferl\u00f6sung gegeben, in der sie Elastomerverbindungen aufnehmen und anschlie\u00dfend quellen. Diese Mikropartikel dienen als Grundlage f\u00fcr die Herstellung einer 3D-druckbaren Fl\u00fcssigkeit, die mit einem Bio-3D-Drucker verwendet wird, um die gew\u00fcnschte 3D-Struktur zu erzeugen. In der 3D-Struktur erfolgt die Polymerisation des Vorl\u00e4ufers, wodurch ein zus\u00e4tzliches Netzwerk aus Elastomeren entsteht. Das erste Netzwerk ist f\u00fcr die Steifheit des Materials zust\u00e4ndig, w\u00e4hrend das zweite Netzwerk f\u00fcr die Bruchbest\u00e4ndigkeit verantwortlich ist.<\/p>\n
Die Forscher betonen, dass Elastomere im Vergleich zu den h\u00e4ufig verwendeten Hydrogelen besser geeignet sind. Hydrogele enthalten Wasser und sind daher instabil, wenn sie einer kontinuierlichen Belastung ausgesetzt sind. DNGEs weisen keine dieser nachteiligen Eigenschaften auf und k\u00f6nnen zudem mithilfe eines herk\u00f6mmlichen Bio-Druckers gedruckt werden.<\/p>\n
Um die Leistungsf\u00e4higkeit des neuen Materials zu demonstrieren, haben die Forscher einen k\u00fcnstlichen Finger im 3D-Druckverfahren hergestellt. Unter der flexiblen Au\u00dfenh\u00fclle wurden starre Elemente als „Knochen“ eingef\u00fcgt. Der Finger ist sowohl flexibel genug, um mit geringem Energieaufwand bewegt zu werden, als auch stabil genug, um Objekte zu manipulieren. Die Forscher sehen darin eine vielversprechende M\u00f6glichkeit, weiche Aktuatoren f\u00fcr Roboter und tragbare Prothesen zu entwickeln, die ohne sperrige Gelenke auskommen.<\/p>\n
Die Forscher des Soft Materials Labs der EPFL arbeiten bereits daran, aktive Elemente in die 3D-Strukturen aus DNGEs zu integrieren. Dadurch k\u00f6nnten in Zukunft noch fortschrittlichere und vielseitigere Anwendungen realisiert werden, beispielsweise Materialien, die reaktionsf\u00e4hig sind oder elektrische Verbindungen enthalten.<\/p>\n
Das Verfahren zur Herstellung von Robotergliedern und Prothesen mithilfe von Elastomeren im 3D-Druck stellt einen bedeutenden Fortschritt dar und k\u00f6nnte die Entwicklung von leistungsf\u00e4higeren und komfortableren tragbaren Robotern und Prothesen erm\u00f6glichen. Die Forschungsarbeit der EPFL tr\u00e4gt zur Weiterentwicklung der Robotik und Medizintechnik bei und wird sicherlich in Zukunft noch viele weitere Anwendungsm\u00f6glichkeiten er\u00f6ffnen.<\/p>\n
Schlagw\u00f6rter: EPFL + \u00c9cole Polytechnique F\u00e9d\u00e9rale de Lausanne + Esther Amstad<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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