Mit Stützgel und 3D-Druck: Wie Softroboter repariert und erweitert werden können
Softroboter können schlecht repariert oder aufgerüstet werden. Mit einem Verfahren, das Stützgel und einen 3D-Drucker verwendet, gelingt das.
An einem rochenförmigen Softroboter wird mit einem 3D-Drucker Stützgel als Grundlage für Reparaturen aufgebracht.
(Bild: Elgar Kanhere u. a.)
Wissenschaftler der Singapore University of Technology and Design haben eine Methode entwickelt, um Softroboter mithilfe eines 3D-Druckers und speziellen Stützgels zu reparieren. Nach Ansicht der Forscher lassen sich so ältere Versionen von Softrobotern auch aufrüsten und weiterverwenden, statt sie zu entsorgen.
Softroboter lassen sich nur schwierig reparieren und aufrüsten. Meist bestehen sie aus großen soften Formteilen oder aus weichem Material in einem Stück. Entsprechend können die Roboter nicht repariert werden, sollten Beschädigungen aufgetreten sein. Auch ein Umbau solcher Roboter, um etwa ihren Funktionsumfang zu erweitern, ist nur sehr schwer möglich, sodass sie entsorgt und neue Versionen von Grund auf erstellt werden.
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Um das zu vermeiden, haben die Forscher der Singapore University of Technology and Design einen neuen Ansatz entwickelt, den sie in der Studie "Upgrading and extending the life cycle of soft robots with in situ free-form liquid three-dimensional printing" beschreiben, die in Science Robotics erschienen ist.
Reparieren und Aufrüsten von Softrobotern mit 3D-Druck
Das additive In-situ-Fertigungsverfahren basiert auf 3D-Druck. Dabei werden auf zu verbessernden Stellen eines Softroboters spezielle Stützgele aufgedruckt, die ihre Form unter Schwerkraft behalten. Auf die vom Gel bedeckte Oberfläche druckt der 3D-Drucker dann die nötigen Ausbesserungen. Das Gel dient dabei als Stabilisator, sodass die neu gedruckten Teile an ihrem Platz halten und dort aushärten können. Nach der Aushärtung wird das Gel mit Wasser abgewaschen. Die neu gedruckten Komponenten sind dann nahtlos in der soften Oberfläche des Roboters integriert.
Für unterschiedliche Oberflächen und Materialien verwenden die Forscher jeweils spezielle Stützgele. Das Verfahren lässt sich also auf eine Vielzahl unterschiedlicher Roboter und Geräte anwenden.
Die Wissenschaftler haben das Verfahren an einem weichen, rochenförmigen Roboter ausprobiert. Den Roboter rüsteten sie mit taktilen Sensoren und einem passiven Whisker-Array sowie beweglichen Haken nach. Die dadurch beschädigte weiche Oberfläche des Roboters besserten sie mit dem beschriebenen Verfahren aus. Der veraltete Roboter konnte so modernisiert werden, ohne ihn komplett neu erstellen zu müssen.
Die Forscher sind überzeugt, dass sich das additive In-situ-Verfahren zusätzlich auf elektronische Geräte anwenden lässt. Intelligente Haushaltsgeräte, Smartphones und andere Gerätschaften könnten damit ebenfalls ausgebessert werden.
(olb)
