Nouveaux procédés de fabrication automatisée de structures composites en fibre et silicone pour la robotique douce

tissu en métal

Crédit : CC0 Domaine public

Des chercheurs de l’Université de technologie et de conception de Singapour (SUTD) ont mis au point de nouvelles techniques, connues sous le nom d’incorporation automatisée de fibres (AFE), pour produire des structures composites complexes en fibres et en silicone pour les applications de robotique souple. Leurs travaux ont été publiés dans Lettres de robotique et d’automatisation IEEE.

De nombreux composants de robots souples, y compris des capteurs et des actionneurs, utilisent des fibres continues intégrées dans des substrats élastomères pour obtenir diverses fonctionnalités. Cependant, l’enrobage manuel de fibres continues dans des substrats mous est difficile en raison des complexités impliquées dans la gestion d’une stratification précise et le maintien des fibres dans les positions à motifs qui sont sujettes à des incohérences.

En revanche, les approches AFE développées par l’équipe de recherche dirigée par le professeur assistant Pablo Valdivia y Alvarado, ont permis la fabrication de haute précision de composites en couches complexes sans intervention manuelle de l’utilisateur, augmentant ainsi considérablement l’éventail des possibilités de fabrication tout en économisant du temps et du travail.

Les techniques ont exploité des combinaisons transparentes d’enrobage de fibres avec un dépôt d’élastomère via l’écriture directe à l’encre de manière automatisée et ont permis un contrôle précis de la profondeur et de l’espacement des fibres dans les structures composites. Cette automatisation de processus a un grand potentiel pour la fabrication et la personnalisation de composants de robots souples qui nécessitent des géométries complexes qui ne peuvent pas être facilement réalisées manuellement.







Intégration automatisée de la fibre pour les composants mécatroniques souples. Crédit : SUTD

Dans l’étude, trois approches différentes pour la stratification et l’enrobage automatisés des fibres à l’intérieur des élastomères de silicone ont été discutées. Pour démontrer la polyvalence des techniques, plusieurs applications robotiques souples allant des actionneurs gonflables aux bobines de charge inductives ont également été présentées. Les modèles de fibres intégrés activés par les processus de fabrication AFE ont été utilisés pour contrôler le changement de couleur, adapter les propriétés structurelles et morphologiques, activer les entrées thermiques et activer les propriétés électriques dans les structures robotiques souples. De plus, des combinaisons des méthodes AFE ont été démontrées pour la fabrication autonome de plusieurs composants mécatroniques souples.

« Notre travail démontre le développement d’une famille de procédés de fabrication qui peuvent être utilisés pour adapter des dispositions de fibres complexes dans des composites souples. Cela ouvrira la voie à diverses nouvelles applications en robotique souple, notamment des capteurs souples et des dispositifs de communication souples », a déclaré le chercheur principal, Professeur assistant Pablo Valdivia y Alvarado de SUTD.


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Plus d’information:
T. Stalin et al, Automated Fiber Embedding for Soft Mechatronic Components, Lettres de robotique et d’automatisation IEEE (2021). DOI : 10.1109 / LRA.2021.3067244

Fourni par l’Université de technologie et de design de Singapour

Citation: Nouveaux procédés de fabrication automatisée de structures composites en fibre et silicone pour la robotique douce (2021, 9 juin) récupéré le 9 juin 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-06-automated-fabrication-fiber-silicone-composite. html

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