Un nuevo material impreso en 3D hará robots más resistentes

El equipo de investigación CSAIL, el Laboratorio de Inteligencia Artificial y Ciencias de la Computación del MIT, ha presentado un nuevo material que hará robots más resistentes, seguros y duraderos “programando” materiales blandos a medida con la ayuda de la impresión 3D.

Cualquiera que haya utilizado un drone sabe con qué facilidad pueden romperse los robots, al igual que ocurre con cualquier otro dispositivo electrónico como los teléfonos móviles. Esto normalmente ocurre porque no tienen el acolchado apropiado para protegerse.

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Pero esta semana los investigadores del CSAIL del MIT han presentado un nuevo método para impresión 3D de materiales blandos que es capaz de hacer a los robots más resistentes y precisos en sus movimientos, y que promete mejoras notables en la durabilidad de aviones no tripulados, móviles, zapatos, cascos, y mucho más.

Material Viscoelástico Programable

La técnica, que han llamado “Material Viscoelástico Programable” (PVM por sus siglas en inglés), permite a los usuarios programar cada parte de un objeto combinando en sus interior los niveles exactos de rigidez y elasticidad que deseen, dependiendo de la tarea para la que se requiera.

En las pruebas realizadas se han empleado cubiertas impresas con dicho material, logrando que el robot aterrice con casi cuatro veces más precisión. Una de las primeras aplicaciones que sugiere esta mejora sería, por ejemplo, imprimir amortiguadores similares para ayudar a prolongar la vida útil de drones de reparto como los que están siendo desarrollados por negocios rentables como Amazon y Google.

Otros resultados comprobados, en pruebas de impacto y rebote con robots impresos en 3D con forma de cubo y cubiertos con el material PVM, es que estos revestimientos  son capaces de devolver solamente 1/250 de la cantidad de energía que produce el propio choque con el suelo.

“Esta es una innovación tecnológica que marca una gran diferencia en la prevención de la ruptura de un drone o un sensor cuando éstos caen al suelo”, asegura la directora del CSAIL, Daniela Rus, que supervisó el proyecto y co-escribió el paper al respecto. “Estos materiales nos permiten fabricar robots impresos en 3D con propiedades viscoelásticas ajustadas por el usuario en el mismo momento de la impresión como parte del proceso de fabricación”.

Dispositivos electrónicos y robots más resistentes

Son muchas las aplicaciones prácticas para las que se hace crucial usar y desarrollar amortiguadores: desde el control de las notas de un piano, hasta mantener los neumáticos de un coche en contacto con el suelo, o la protección de estructuras como torres de radio ante las tormentas.

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Los materiales más comunes son los amortiguadores viscoelásticos, como el caucho y el plástico que tienen algunas cualidades tanto de sólidos como de líquidos. Los viscoelásticos son baratos, compactos y fáciles de encontrar, pero por lo general sólo están disponibles comercialmente en tamaños específicos y en los niveles específicos de amortiguación debido a los elevados recursos que hay que invertir para lograr un ajuste concreto.

La solución para rebajar los costos de producción ha sido, una vez más, la impresión 3D. Al ser capaz de depositar materiales con diferentes propiedades mecánicas en un mismo diseño, la impresión 3D permite a los usuarios “programar” el material según las necesidades exactas en cada parte de una misma pieza.

Usando una impresora 3D estándar, el equipo utilizó un sólido, un líquido y un material similar al caucho flexible llamado “TangoBlack+” para imprimir tanto el cubo como su revestimiento. El proceso PVM está relacionado con el trabajo anterior de Rus con robots impresos en 3D, añadiendo un inyector de tinta que deposita gotas de distintos materiales capa por capa, y luego curando con luz UV las partes que no deban quedar líquidas.

El robot cubo empleado para las primeras pruebas incluye un cuerpo rígido, dos motores, un microprocesador, la batería, y sensores de medición de inercia. Los resortes que impulsan el cubo son de cinta metálica enrollada.

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“Mediante la combinación de varios materiales se consiguen propiedades que están fuera del alcance del material de base, por lo que este trabajo nos lleva al límite de lo que es posible imprimir”, dice Hod Lipson, profesor de ingeniería en la Universidad de Columbia. “Además, ser capaz de hacer esto en un solo trabajo de impresión eleva el listón de la fabricación aditiva.”

“Era difícil de personalizar los objetos blandos usando los métodos de fabricación existentes, ya que el moldeo tiene que hacerse por inyección o algún otro proceso industrial”, dice Lipton. “La impresión 3D abre más posibilidades e ideas de negocio, pues nos permite preguntarnos ¿podemos hacer cosas que no podíamos hacer antes?”

Amortiguando el movimiento provocado por los motores, los PVM no sólo son capaces de proteger partes sensibles como cámaras y sensores, sino que también pueden hacer a los robots mucho más fáciles de controlar. Los PVM podrían tener muchos otros usos de protección, incluyendo zapatillas deportivas con absorción de impactos y también cascos.

“Ser capaz de programar diferentes regiones de un objeto tiene importantes implicaciones para elementos como los cascos,” dice MacCurdy. “Puedes obtener un objeto de una pieza con ciertas partes hechas de materiales cómodos para que la cabeza descanse, y otras que absorban los golpes en las secciones más propensas de ser afectadas en caso de colisión”.

Seguro que ya estás pensando en objetos cotidianos que podrían beneficiarse de este nuevo método. ¿Cuáles se te ocurren?

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2018-07-09T15:18:19+00:00

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