Pesquisadores da Faculdade de Engenharia da Universidade Carnegie Mellon criaram uma extrusora de fibra de código aberto disponível comercialmente para beneficiar pesquisas futuras com hidrogéis e robótica macia.
Como o próprio nome sugere, os hidrogéis começam na forma líquida como monômeros. Este líquido viscoso, que pode ser feito de materiais sintéticos ou naturais de poliéster a alginato de sódio, pode ser usado como tinta para impressão 3D. A tinta é primeiro carregada em uma seringa, depois bombeada através da agulha como um filamento fino e solidificada após a impressão 3D para formar uma estrutura multidimensional, da mesma forma que a gelatina é misturada primeiro como um líquido antes de se transformar em um líquido macio, sobremesa dobrável. Quando os hidrogéis são colocados no ambiente certo, os monômeros no líquido se reticulam para formar polímeros, que dão forma ao hidrogel e permitem que ele retenha a água.

Você pode imaginar que esses materiais flexíveis também são delicados – e essa é uma desvantagem de trabalhar com hidrogéis para aplicações robóticas. Para resolver esse problema e permitir que os hidrogéis sejam usados ​​em uma variedade maior de tarefas e ambientes hostis, Wenhuan Sun, Ph.D. estudante de engenharia mecânica, coorientado por Victoria Webster-Wood e Adam Feinberg, projetou uma extrusora de fibra contínua, um dispositivo que reforça os hidrogéis, para que não se quebrem ou percam a forma facilmente quando carregados. Feinberg, professor de engenharia biomédica e ciência e engenharia de materiais, criou anteriormente a impressora 3D na qual as extrusoras de fibra foram testadas pela primeira vez.

A incorporação de fibras em hidrogéis durante o processo de impressão reforça suas propriedades mecânicas para que não sejam tão frágeis. A criação de uma extrusora de fibra de código aberto e comercialmente disponível beneficiará pesquisas futuras com hidrogéis. Não só o design da extrusora da equipe é relativamente barato em cerca de US $ 53, mas também é compatível com muitos dispositivos de impressão 3D domésticos e foi testado com sucesso em hidrogéis incorporados com fibras sintéticas e naturais, incluindo seda e colágeno. O artigo da equipe, publicado em HardwareX , serve quase como uma fórmula para outros pesquisadores que desejam experimentar a impressão 3D de hidrogel incorporado em fibra.

"Este artigo descreve todo o processo de como construímos o hub de impressão de fibra para que outras pessoas possam fazer referência ao nosso trabalho e, em seguida, construir o seu próprio sem instruções adicionais", diz Sun sobre como sua pesquisa serve à comunidade de robótica.

Quando os hidrogéis mantêm sua integridade estrutural, eles podem ser aplicados a uma ampla variedade de situações. Seus atributos únicos, como flexibilidade e suavidade, os tornam ferramentas ideais para entrega de medicamentos e engenharia de tecidos, mas a robustez física abre as portas para tarefas mais amplas na robótica leve. Como as extrusoras de fibra contínua funcionam bem com materiais naturais como colágeno e alginato, os hidrogéis reforçados estão prontos para se tornar um material adaptável para robôs macios e também ecológicos.

"Estamos realmente interessados ​​em como podemos usar materiais biodegradáveis ​​em robôs", diz Webster-Wood, professor assistente de engenharia mecânica que fundou o Biohybrid and Organic Robotics Group. “Esses hidrogéis à base de plantas são uma direção realmente interessante, porque basicamente podemos cultivar os materiais para os robôs e torná-los renováveis”. + Explorar mais

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