Des chercheurs australiens impriment des capteurs tactiles 3D avec des composites TPU et PLA

Des chercheurs australiens impriment des capteurs tactiles 3D avec des composites TPU et PLA

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La fabrication de capteurs tactiles via l'impression 3D reçoit de plus en plus d'attention en raison des avantages offerts

Pour cette étude, les chercheurs ont utilisé le composite polymère conducteur (graphite) d'acide polylactique (PLA-G) comme matériau de détection piézorésistif pour l'impression 3D de capteurs tactiles. Ils ont imprimé en 3D un capteur extensible, testant les performances en évaluant l'angle de flexion et la large plage de pression. Bien que l'échantillon créé par les chercheurs pour cette étude soit basique, il semble prometteur pour la capacité d'imprimer en 3D et d'utiliser des géométries plus complexes plus tard, car le matériau est sensible aux différences de pression et de flexion.

«La capacité d’intégrer des matériaux de structure et de détection dans une seule pièce imprimée offre plusieurs avantages et contourne certaines des limites des méthodes de fabrication conventionnelles», affirment les chercheurs. «Ce capteur peut facilement être intégré ou attaché à des actionneurs robotiques souples pour acquérir des informations tactiles.»

Parce que le PLA n'est pas flexible, ils ont créé le composite PLA-G pour fonctionner comme une couche prise en sandwich entre le TPU (ici, l'équipe de recherche a utilisé Ninjaflex), sans

Capteur imprimé en 3D. Le PLA-G est pris en sandwich entre deux couches de TPU. Aux deux extrémités, le PLA-G est conçu pour être exposé afin de faciliter le collage des fils.

«Le capteur a été collé à deux extrémités sur une charnière en aluminium pour tester sa sensibilité à la flexion confinée. Au cours de chaque expérience, la charnière a été pliée dans une certaine mesure et est revenue rapidement à son état d’origine », ont expliqué les chercheurs. «En mesurant la longueur initiale de la jauge et le rayon de courbure, la déformation correspondante (ε) induite dans le capteur pour chaque angle de flexion a été calculée (ε = ΔL / L0), et le facteur de jauge (GF) a été calculé par la suite (GF = (ΔR / R0) / ε). « 

Résultats de détection d'angle de flexion. Le capteur était fixé à deux extrémités sur une charnière. Le facteur de jauge (GF) a été calculé en calculant la déformation induite dans chaque cycle de flexion.

Les chercheurs ont utilisé une cellule de charge pour appliquer une pression de contact sur le capteur alors qu'ils évaluaient sa capacité à détecter la pression. Trois pressions appliquées différentes ont été utilisées au cours des expériences.

Résultats de détection de la pression de contact. L'encart montre le résultat pour la plus petite pression détectable (292 Pa).

«Les filaments thermoplastiques facilitent le processus, car aucun durcissement ou post-traitement n’est requis. De plus, ce capteur peut être imprimé ou fixé sur n’importe quelle surface (par exemple sur des actionneurs souples) et peut fournir un retour tactile précis et fiable. La capacité de détecter la pression de contact et l’angle de flexion est cruciale pour un actionneur souple et ce capteur s’est révélé être un très bon candidat pour développer de tels actionneurs robotiques à l’avenir », ont conclu les chercheurs.

La robotique douce continue de progresser pour une large gamme d'applications industrielles, accompagnée de l'impression 3D, qu'il s'agisse de créer de nouveaux frameworks, des métamatériaux pour travailler avec la robotique ou des concepts 4D.

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La publication Australian Researchers 3D Printing Tactile Sensors with TPU and PLA Composites est apparue en premier sur 3DPrint.com | La voix de l'impression 3D / fabrication additive.