Трехмерная печать упростила настройку вязкоупругих материалов

Актуальность изучения вязкоупругих материалов продиктована широким спектром их приложения. Они могут использоваться в качестве рулейстика в пианино, автомобильных шинах, наполнителях для матрасов, спортивной обуви, экипировке и других областях. Наиболее распространенным вязкоупругим материалом считаются вискоэластики — они обладают памятью формы и могут поглощать большую часть приложенной силы. Производство вискоэластиков ограничено трудностью настройки их свойств под конкретные нужды.

В новой работе ученые использовали для этого технологию 3D-печати. С помощью струйного осаждения твердого, жидкого и эластичного резиноподобного материала TangoBlack+ они сконструировали роботизированный куб. Затем устройство обрабатывалось ультрафиолетовым излучением для отверждения твердого и эластичного слоев. Помимо жесткого корпуса, куб включал в себя два двигателя, микроконтроллер, аккумулятор и блок инерциальных датчиков. Скачкообразное перемещение прибора осуществлялось за счет выбрасывания металлической пружины.

Показатель вязкоупругости экспериментального устройства превысил уровень куба с большим содержанием жидкости. Так, прибор не абсорбировал только 1/250 сил инерции, передаваемых при приземлении. Кроме того, корпус позволял роботу приземляться почти в четыре раза точнее, чем аналоги. Это может быть актуально, в частности, для доставки грузов дронами — направления, которое развивается Google и Amazon.

Ученые отмечают, что «программируемые вискоэластичные материалы» (PVM) также могут использоваться в изготовлении сложных роботов, что сделает последних более управляемыми, и шлемов. В последнем случае упрощенный процесс настройки позволит производить элементы защиты в соответствии с индивидуальными особенностями потребителя и эргономичностью. Так, в одних секциях такого шлема могут располагаться материалы с памятью формы, в других — наиболее подверженных повреждению — амортизирующие материалы.

Результаты исследования будут представлены учеными на конференции IROS 2016, которая пройдет в Корее с 9 по 14 октября.