生物启发结构的增材制造:试验研究改善软硬材料之间的多材料粘附
Gianni Stano1,2,3, S M Al Islam Ovy2, Gianluca Percoco1,3
1Department of Mechanics, Mathematics and Management, Polytechnic University of Bari, Bari, Italy.
3D printing and additive manufacturing
|October 27, 2023
概括
研究人员通过增强硬软材料粘附性来优化生物灵感结构的3D打印. 轮回内充和接口几何学的改进导致了软机器人应用的优越机械性能.
科学领域:
- 生物灵感结构是生物灵感结构.
- 软机器人软机器人 软机器人
- 增材制造 增材制造是一种增材制造.
背景情况:
- 模仿大自然的结构发展是推进软机器人的关键.
- 硬软结构,如骨和软骨,提供了显著的优势.
- 材料挤出 (MEX) 增材制造正在探索创建这些结构.
研究的目的:
- 调查MEX增材制造的使用,以创建由形状记忆合金 (SMA) 执行器激活的硬软生物灵感结构.
- 使用MEX技术优化硬和软材料之间的接口粘附.
- 评估灌装模式和接口参数对机械性能的影响.
主要方法:
- 调查了三种商业硬复合塑料,具有不同的3D打印填充 (甲状腺与线条).
- 实验研究了接口几何,网状重叠和回火后处理,以改善硬软材料的粘附性.
- 利用MEX增材制造来制造和测试优化的结构.
主要成果:
- 与线路填充相比,陀螺填充显示出优越的模量和最终抗拉强度 (UTS).
- 优化的接口参数实现了尼龙+玻璃纤维和热塑性聚氨的扬斯模量为48.8MPa和UTS为3.8MPa.
- 获得的UTS比以前报告的类似材料组合值高48%.
结论:
- 具有优化的接口参数的MEX增材制造显著提高了生物灵感结构的硬软材料粘附性.
- 状腺充填模式对刚性部件的机械性能产生积极影响.
- 开发的方法显示了制造先进的生物灵感机器人系统的巨大潜力,功能机器人手指原型证明了这一点.
