p Em um estudo publicado em Materiais Aplicados Hoje , pesquisadores de Cingapura desenvolveram a maior variedade de resinas híbridas de silicone e epóxi para a impressão 3D de dispositivos vestíveis, equipamento biomédico, e robótica suave. A gama de materiais sintonizáveis ​​funcionalmente graduados, que exibiu mais de cinco ordens de magnitude do módulo de elasticidade, demonstrou excelente resistência interfacial, maior precisão em estruturas complexas e melhor controle de fabricação para integração de componentes mecatrônicos. p A equipe multidisciplinar da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura (SUTD) destacou a questão sobre o potencial da robótica leve ser limitada em sua robustez e aplicabilidade em seu trabalho, "Resinas híbridas de silicone / epóxi com propriedades mecânicas e interfaciais ajustáveis ​​para fabricação de aditivos de robôs macios."

p Por exemplo, a integração de componentes mecatrônicos, como placas de circuito impresso (PCB), sensores, baterias, acessórios pneumáticos, cabos e bombas, em corpos macios e compostos continuam a ser um desafio, enquanto a complexidade do projeto e o controle de fabricação são prejudicados pelas abordagens tradicionais de moldagem e fundição usadas para integração.

p Para lidar com essas limitações, a equipe desenvolveu uma nova linha de híbridos de polímero que podem exibir uma ampla gama de características mecânicas de muito macios a muito rígidos para uso em robótica macia e montagem mais fácil em componentes mecatrônicos rígidos tradicionais, respectivamente. Os híbridos de polímero exibem excelente resistência e compatibilidade química para resistir a grandes deformações, e ser processável por meio de escrita com tinta direta para permitir a fabricação digital avançada de estruturas complexas.

p A gama de novos híbridos de silicone-epóxi foi feita de elastômeros macios catalisados ​​por platina e resinas de epóxi duras curadas por endurecedores de anidrido ácido. A escolha de anidridos de ácido em vez de endurecedores à base de amina comumente usados ​​permitiu uma compatibilidade química sem precedentes entre as fases de silicone e epóxi, e também permitiu o ajuste preciso das características mecânicas e interfaciais, variando suas composições.

p A família de híbridos resultante exibiu mais de cinco ordens de magnitude de módulo de elasticidade, variando de 22 kPa a 1,7 GPa, que é provavelmente o maior intervalo relatado para materiais com graduação funcional ajustável. Compósitos com composição próxima exibem excelente resistência interfacial de 0,8 a 3,0 kJ m ^-2 , permitindo interfaces robustas entre corpos macios e uma ampla gama de componentes mecatrônicos tradicionais. A adição de modificadores reológicos - neste caso, nanoargila de laponita - as formulações de tinta possibilitaram a fabricação aditiva de estruturas compostas tridimensionais complexas (consulte a imagem e o vídeo).

p As vantagens desta nova família de híbridos foram demonstradas por meio de quatro exemplos principais. Primeiro, um PCB foi integrado a uma membrana macia que pode ser esticada mais de 200% sem exibir qualquer dano interfacial. Segundo, uma articulação do dedo foi reproduzida com sucesso a partir de modelos anatômicos, com integração robusta semelhante a osso, como tendão, e estruturas semelhantes a ligamentos. Então, foi detalhada a estrutura e o desempenho dos atuadores pneumáticos reforçados com deformações axiais ajustáveis. Finalmente, uma estrutura de asa inspirada em morcego capaz de suportar dinâmicas rápidas e grandes deformações de flexão foi relatada.

p Os desempenhos nestes exemplos só puderam ser alcançados devido à abordagem de fabricação avançada que permitiu a combinação robusta de materiais em várias escalas e altas resoluções que as abordagens de fundição ou moldagem tradicionais não conseguiam atingir.

p "As descobertas e a compreensão derivadas deste trabalho, na interface da química, física, e engenharia, representam uma contribuição substancial para a engenharia de materiais, especialmente quando aplicada à robótica leve. Nossas abordagens de fabricação avançada facilitam combinações robustas de materiais em várias escalas e altas resoluções, permitindo novas aplicações para uma ampla gama de setores-chave, como wearables, cuidados de saúde, e mais especificamente a robótica suave, "disse o investigador principal Professor Assistente Pablo Valdivia y Alvarado do programa de Desenvolvimento de Produtos de Engenharia da SUTD.