Robotlara Dokunma Hissi Verecek 3D “Biyonik Deri”
Minnesota Üniversitesi’nde kurulmuş bir tür 3D yazıcı, dokunmatik sensörleri doğrudan bir model el üzerine yazdırabilir.
Minnesota Üniversitesi’ndeki mühendislik araştırmacıları, robotlara çevreyi hissetme yeteneği verebilen 3D baskı için esnek elektronik algılayıcı cihazlara uygun devrim niteliğinde bir süreç geliştirdi. Aynı zamanda bu keşif, gerçek insan derisinde elektronik baskı yapmak için büyük bir adımdır.
Araştırma, Advanced Materials dergisinin bir sonraki sayısında yayınlanacak ve şu anda çevrimiçi olarak yayınlanmıştır.
Minnesota Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Doçenti ve çalışmanın baş araştırmacısı Michael McAlpine, “Geliştirdiğimiz bu gerilebilir elektronik kumaşın birçok pratik kullanımları var” dedi. “Cerrahi robotlara bu tip ‘biyonik cilt’ koymak, cerrahlara minimal invaziv cerrahi sırasında gerçekten hissetme yeteneği kazandıracak ve bu da şu anki gibi kameraları kullanmak yerine cerrahiyi daha kolay hale getirecektir. Ayrıca bu sensörler diğer robotların yürümeleri ve çevreleriyle etkileşim kurmalarını da kolaylaştırabilir.”
2013 yılında elektronik ve yeni 3D baskılı nanomalzemeleri ‘biyonik bir kulak’ yaratmak için entegre eden uluslararası derecede beğeni toplayan McAlpine, bu yeni keşfin gerçek insan derisi üzerinde elektronik baskı yapmak için de kullanılabileceğini söylüyor. Bu nihai giyilebilir teknoloji sağlık izleme veya tehlikeli kimyasalları/patlayıcıları tespit etmek için bu alandaki askerler tarafından kullanılabilir.
McAlpine, “Henüz insan derisine basılmamış olsa da, tekniğimizi kullanarak bir model elin kavisli yüzeyine baskı yapabildik” dedi. “Bir baskı cihazına deriyle arayüz kurduk, cihazın çok hassas olduğunu gördük ve nabzınızı gerçek zamanlı olarak algılayabilmesine şaşırdık” dedi.
McAlpine ve ekibi, benzersiz hisseden kumaşı, laboratuvarda yaptıkları tek tip bir 3D yazıcı ile yaptılar. Çok işlevli yazıcının, cihazın katmanlarını oluşturan çeşitli uzmanlaşmış mürekkeplerini basmak için dört nozül vardır: silikon bir taban tabaka, iletken bir mürekkeple yapılmış üst ve alt elektrotlar, bobin şeklinde bir basınç algılayıcısı ve üst katmanı yerinde tutan kurban bir tabaka. Destekleyici kurban tabakası daha sonra nihai imalat sürecinde su ile çıkarılır.
Esnek sensörlerde kullanılan ‘mürekkep’ tabakalarının tümü oda sıcaklığında ayarlanabilir. Sıvı plastik kullanan geleneksel 3D baskı deri üzerinde kullanmak için çok sıcak ve çok katıdır. Bu esnek 3D baskılı sensörler orijinal boyutlarının üç katına kadar uzanabilir.
McAlpine, “Bu, elektroniklerin 3D baskısına yaklaşımın tamamen yeni bir yoludur” dedi. “Bu esnek algılayıcı cihazları yapmak için çeşitli katmanlar basabilen çok fonksiyonlu bir yazıcımız var. Bu, sağlık izlemesinden, enerji toplayıp depolama ve kimyasal algılamaya kadar birçok yönde kullanılabilir.”
Araştırmacılar, keşfin en iyi parçasının imalatın sürece dâhil edilmesi olduğunu söylediler.
McAlpine “Çoğu araştırmayla bir şeyler keşfediyorsun ve daha sonra genişletilmesi gerekiyor. Bazen kullanıma hazır hale gelmesi yıllar sürebilir”, dedi. “Bu kez, üretim sürecin içine kuruldu, bu yüzden şimdi hazır.” Araştırmacılar, bir sonraki adımın yarı iletken mürekkeplere doğru ilerleyip gerçek bir beden üzerine baskı yapmak olduğunu söylüyor. McAlpine, “Gelecek için olasılıklar sonsuzdur” dedi.
McAlpine’in yanı sıra, araştırma ekibi Minnesota Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü lisansüstü öğrencileri Shuang-Zhuang Guo, Kaiyan Qiu, Fanben Meng ve Sung Hyun Parkı’ndan oluşmaktadır. Araştırma, Ulusal Sağlık Enstitüsünün Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü tarafından finanse edilmiştir (Ödül No. 1DP2EB020537). Araştırmacılar, test için Minnesota Üniversitesi Karakterizasyon Tesisi ve Polimer Karakterizasyonu Tesisini kullanmışlardır.
“3D Printed Stretchable Tactile Sensors,” başlıklı araştırma makalesinin tamamını okumak için Advanced Materials dergisinin web sitesini ziyaret edin.
Kaynak: twin-cities.umn.edu
