
Druk 3D przedłuża żywotność robotów dzięki nowej strategii
Druk 3D przedłuża żywotność miękkich robotów i redukuje odpady wynikające z procesów technologicznych, dzięki nowej strategii.
Rozwój robotyki w ostatnich dekadach przyspieszył w niespotykanym dotąd tempie. Wraz z pojawianiem się nowych technologii, zarówno w zakresie elektroniki, jak i mechaniki czy oprogramowania, starsze modele robotów szybko stają się przestarzałe. Problem jest szczególnie widoczny w dziedzinie robotyki miękkiej, gdzie konstrukcje wykonane z elastycznych materiałów często okazują się trudne do naprawy lub modernizacji, co skutkuje ich szybkim wyrzucaniem i zwiększaniem ilości elektrośmieci.
Jednak naukowcy z Singapore University of Technology and Design opracowali metodę, która wpłynie pozytywnie na sposób projektowania i konserwacji robotów z miękkimi elementami w swojej budowie. Ich strategia druku 3D oparta na nowej formule żelu pozwala nie tylko na łatwe naprawy, ale również na ciągłą modernizację urządzeń bez konieczności ich całkowitej wymiany.
Miękka robotyka zyskuje na popularności ze względu na swoją elastyczność i zdolność do interakcji z otoczeniem w sposób bardziej naturalny niż tradycyjne, sztywne roboty. Zastosowanie miękkich materiałów pozwala na budowanie robotów przypominające żywe organizmy, można je porównać na przykład do węża, który dzięki elastycznym elementom może poruszać się w sposób nieregularny, czy elastyczne chwytaki stosowane w przemyśle spożywczym i medycynie.
Mimo to roboty miękkie bardziej są podatne na zużycie i uszkodzenia niż ich twarde odpowiedniki. Tradycyjne roboty można łatwo naprawiać, wymieniając uszkodzone części, natomiast w przypadku robotów wykonanych z elastycznych polimerów czy silikonu, regeneracja bywa skomplikowana i kosztowna. W efekcie większość uszkodzonych prototypów jest po prostu wyrzucana.
Opracowana przez singapurskich naukowców strategia drukowania warstwowego z wykorzystaniem nowej formuły żelu rozwiązuje problem, umożliwiając łatwe dodawanie nowych warstw materiału do istniejącej konstrukcji. Dzięki niej możliwe staje się nie tylko naprawianie uszkodzonych części, ale również modernizacja robotów poprzez dodawanie nowych funkcji czy ulepszeń mechanicznych.
Jak wyjaśnia Pablo Valdivia y Alvarado, główny autor badania, ich metoda umożliwia wielomateriałowe drukowanie 3D, co oznacza, że może znaleźć zastosowanie nie tylko w robotyce, ale także w produkcji konsumenckiej.
Druk 3D od lat wpływa na wiele sektorów, zaczynając od medycyny po przemysł lotniczy. W 2021 roku firma Relativity Space zaprezentowała pierwszy rakietowy silnik w całości wydrukowany w technologii 3D, co skróciło czas produkcji i zmniejszyło ilość odpadów. W medycynie drukowane są protezy dostosowane do indywidualnych potrzeb pacjentów, a w budownictwie wykorzystuje się betonowe struktury drukowane na miejscu, co ogranicza odpady budowlane.
Podobne podejście może znaleźć zastosowanie również w miękkiej robotyce. Możliwość drukowania naprawczych warstw żelu pozwoli nie tylko na dłuższą eksploatację robotów, ale również na testowanie nowych projektów w sposób bardziej elastyczny, bez konieczności produkowania od podstaw całych prototypów.
Obecnie roboty i urządzenia elektroniczne należą do najszybciej rosnących źródeł odpadów technologicznych. Według raportu Global E-waste Monitor, w 2022 roku na całym świecie wytworzono ponad 50 milionów ton elektrośmieci, z czego tylko niewielki procent został poddany recyklingowi.
Pytanie, które trzeba sobie postawić to, czy żelowa struktura musi być wystarczająco trwała, aby sprostać wymaganiom rzeczywistego użytkowania. Proces naprawy danych uszkodzeń również jest kluczowy ze względu na jego możliwą automatyzacje.
Automatyzacja napraw może sprawić, że roboty przyszłości będą bardziej samowystarczalne i trwałe, co szczególnie istotne jest w sektorach wymagających niezawodnych systemów, np. w eksploracji kosmicznej, medycynie czy automatyce przemysłowej.
Podobne innowacje w innych sektorach pokazują, że adaptacyjne materiały i druk 3D mogą odegrać kluczową rolę w przyszłości inżynierii. Czy wkrótce zobaczymy autonomiczne systemy, które same naprawiają swoje uszkodzenia? Wiele wskazuje na to, że taki kierunek rozwoju technologii staje się coraz bardziej realny.
Szymon Ślubowski