La mano stampata in 3D con ossa, legamenti e tendini

AGI - Per la prima volta, è stata stampata una mano robotica con ossa, legamenti e tendini realizzati con diversi polimeri in un'unica soluzione. A realizzarlo, ricercatori svizzeri e statunitensi che hanno sviluppato una tecnologia che rende la stampa 3D adatta ai polimeri a cura lenta, offrendo vantaggi significativi rispetto ai materiali precedenti.

I progressi sono stati resi possibili grazie a una nuova tecnica che combina la stampa 3D con uno scanner laser e un meccanismo di feedback. La tecnologia e le loro applicazioni di esempio sono pubblicate sulla rivista Nature. Una startup negli Stati Uniti offre ora questa possibilità e stampa oggetti complessi su richiesta dei clienti.

Fino a poco tempo fa, la stampa 3D era limitata a plastica a cura rapida, ma ora è stata adattata per polimeri a cura lenta. Questi nuovi materiali presentano vantaggi decisivi, poiché hanno proprietà elastiche migliorate e sono più duraturi e robusti. I polimeri a cura lenta sono ora utilizzabili grazie alla nuova tecnologia sviluppata da ricercatori dell'ETH Zurigo e una startup statunitense.

Questo consente di stampare robot complessi, più resistenti, con una varietà di materiali di alta qualità in un'unica soluzione. Questa nuova tecnologia facilita anche la combinazione di materiali morbidi, elastici e rigidi, oltre alla creazione di strutture delicate e parti con cavità desiderate.

Nuovi scenari e opportunità

"Non avremmo potuto realizzare questa mano con i poliacrilati a cura rapida che abbiamo usato nella stampa 3D finora" spiega Thomas Buchner, dottorando nel gruppo del professor Robert Katzschmann all'ETH Zurigo e primo autore dello studio. "Stiamo ora utilizzando polimeri a cura lenta di tipo tioleine. Questi hanno proprietà elastiche molto buone e ritornano al loro stato originale molto più velocemente dopo la flessione rispetto ai poliacrilati."

Questo rende i polimeri di tioleine ideali per produrre i legamenti elastici della mano robotica. Inoltre, la rigidità dei tioleine può essere regolata molto bene per soddisfare i requisiti dei robot morbidi.

"I robot fatti di materiali morbidi, come la mano che abbiamo sviluppato, hanno vantaggi rispetto ai robot convenzionali in metallo. Poiché sono morbidi, c'è meno rischio di infortuni quando lavorano con gli esseri umani, e sono più adatti a gestire oggetti fragili," spiega Katzschmann.

La nuova tecnica

La stampa 3D solitamente produce oggetti strato dopo strato, e i metodi precedenti coinvolgevano un dispositivo che raschiava le irregolarità della superficie dopo ogni passaggio di cura. Tuttavia, questo funziona solo con poliacrilati a cura rapida, mentre i polimeri a cura lenta come i tioleine e gli epossidi ostruirebbero il raschiatore.

Per adattarsi all'uso di polimeri a cura lenta, i ricercatori hanno sviluppato ulteriormente la stampa 3D aggiungendo uno scanner laser 3D che controlla immediatamente ogni strato stampato per eventuali irregolarità di superficie. "Un meccanismo di feedback compensa queste irregolarità durante la stampa del prossimo strato calcolando eventuali aggiustamenti necessari alla quantità di materiale da stampare in tempo reale e con precisione millimetrica," spiega Wojciech Matusik, professore presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT) negli Stati Uniti e co-autore dello studio.

Questo significa che invece di levigare strati irregolari, la nuova tecnologia tiene semplicemente conto delle irregolarità durante la stampa del prossimo strato. Inkbit, uno spin-off del MIT, è stata responsabile dello sviluppo della nuova tecnologia di stampa.

I ricercatori dell'ETH Zurigo hanno sviluppato diverse applicazioni robotiche e hanno contribuito ad ottimizzare la tecnologia di stampa per l'uso con polimeri a cura lenta. Presso l'ETH Zurigo, il gruppo di Katzschmann utilizzerà la tecnologia per esplorare ulteriori possibilità e progettare strutture ancora più sofisticate e sviluppare ulteriori applicazioni. Inkbit prevede di utilizzare la nuova tecnologia per offrire un servizio di stampa 3D ai suoi clienti e per vendere le nuove stampanti.