制造商B9Creations3D助力仿生章魚吸盤的研發(fā)

2023年5月，南極熊獲悉，位于美國(guó)南達(dá)科他州的樹脂3D打印機(jī)制造商B9Creations開發(fā)了仿生章魚觸手的3D打印粘性皮膚。


△B9Creations 標(biāo)志。

B9Creations
B9Creations 提供一流的 3D 打印硬件、軟件、附件、材料和可定制的解決方案，這些解決方案在可重復(fù)性、可靠性和易用性方面樹立了新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。B9Creations作為數(shù)字制造技術(shù)的全球供應(yīng)商，已成為生產(chǎn)、速度和價(jià)值的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。它現(xiàn)在是增材制造市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，服務(wù)于醫(yī)療保健、航空航天和國(guó)防、原型制作和制造、教育和研究、奢侈品制造等領(lǐng)域的高精度應(yīng)用。B9Creations 為強(qiáng)生、孩之寶、Stuller, Inc.、Medtronic、Procter & Gamble 等客戶提供服務(wù)，其認(rèn)證經(jīng)銷商遍布全球近 70 個(gè)國(guó)家

B9Creations 稱這種開創(chuàng)性的3D打印仿生結(jié)構(gòu)表示增材制造技術(shù)能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜的人類挑戰(zhàn)，并在多個(gè)領(lǐng)域具有巨大潛力，此次打印的章魚觸手具有粘附可調(diào)性，同時(shí)能夠?qū)�傳感和控制結(jié)合在一起。3D打印的粘性皮膚具有章魚和其他頭足類動(dòng)物的觸覺和控制特性，具有強(qiáng)大且可逆的水下附著力。這項(xiàng)新開發(fā)有可能服務(wù)于許多先進(jìn)的應(yīng)用，包括水下粘合劑、醫(yī)療設(shè)備、水下施工、海洋勘探、潛水和游泳設(shè)備，以及國(guó)防領(lǐng)域。



以章魚為靈感的 3D 打印皮膚

雖然已經(jīng)有許多涉及到了3D打印仿生領(lǐng)域，但目前基于粘合劑的機(jī)械手普遍缺乏傳感和控制能力，研究人員往往利用笨重的光學(xué)和基于聲音的接近傳感器，由于這些傳感器的尺寸較大，將這些傳感器集成到合成粘合劑中具有一定的挑戰(zhàn)，同時(shí)操縱和抓取能力也受到限制。   

為了解決上述存在的問題，B9Creations將可切換的粘合劑組件與集成的感官系統(tǒng)結(jié)合在一起，還引入了用于自動(dòng)粘附激活和釋放的處理和控制機(jī)制。這種緊密集成的系統(tǒng)可以智能控制多個(gè)粘合元件，從而可以在干燥和潮濕的環(huán)境中進(jìn)行靈巧的操作。


△章魚觸手激發(fā)了這種新的粘性皮膚技術(shù)。照片來自 B9Creations。

研究團(tuán)隊(duì)從章魚吸盤中得到靈感，開發(fā)出了一種新型仿生神經(jīng)系統(tǒng)，能夠在幾毫秒內(nèi)檢測(cè)到物體并自動(dòng)開啟粘附反應(yīng)。在將這種3D打印的粘性皮膚應(yīng)用于可穿戴的手抓手后，科學(xué)家們創(chuàng)造了一種能夠在水下環(huán)境中操縱物體的新方法。該粘合元件使用 B9Creations 3D 打印機(jī)生產(chǎn)的模具制成，還添加了用于物體檢測(cè)的微型激光雷達(dá)光學(xué)傳感器，與可快速切換的粘合劑結(jié)合以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)物體操縱。



●據(jù)稱，這些手套將為游泳者和潛水員提供更好的抓地力，還可以開發(fā)其他仿生可穿戴設(shè)備，例如潛水服和泳帽，以減少阻力，使用戶能夠更有效地在水中移動(dòng)。

●在醫(yī)療領(lǐng)域的其他地方，B9Creations 表示，這種受章魚啟發(fā)的皮膚的特性可用于生產(chǎn)可粘附在器官和組織上的醫(yī)用粘合劑。

●水下建設(shè)，如管道和海上風(fēng)力渦輪機(jī)安裝項(xiàng)目，也被指出是一種潛在用途。 水下機(jī)器人的抓地力也可以通過這項(xiàng)新技術(shù)得到加強(qiáng)，在收集樣本和探索深海棲息地時(shí)實(shí)現(xiàn)更大的機(jī)動(dòng)性和靈巧性。

●在國(guó)防工業(yè)中，新型水下粘合劑可用于生產(chǎn)可以牢固地粘附在船舶和潛艇側(cè)面的機(jī)器人或設(shè)備。此外，該技術(shù)還可用于為敏感設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)建防篡改設(shè)備。      

△B9Creation 核心系列研究實(shí)驗(yàn)室工作流程。照片來自 B9Creations。

增材制造中的仿生學(xué)
3D打印已經(jīng)在仿生學(xué)領(lǐng)域大放異彩：

●2022年，一組國(guó)際研究人員從螳螂蝦中發(fā)現(xiàn)了一種保護(hù)，生產(chǎn)出了抗損傷的陶瓷復(fù)合材料。數(shù)字光處理 (DLP) 3D 打印用于生產(chǎn)復(fù)雜的陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)，與純陶瓷相比，強(qiáng)度提高了 213%。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些仿生結(jié)構(gòu)將硬度提高了 116 倍，并實(shí)現(xiàn)了使用傳統(tǒng)技術(shù)無法生產(chǎn)的復(fù)雜幾何形狀。

●早在 2021 年，弗萊堡大學(xué)和斯圖加特大學(xué)的研究人員就開發(fā)了一種4D 打印可穿戴醫(yī)療設(shè)備的方法，可以自動(dòng)適應(yīng)患者的解剖結(jié)構(gòu)。研究人員在開發(fā)這一工藝時(shí)，從空氣馬鈴薯植物（Dioscorea bulbifera）的繁殖機(jī)制中汲取了靈感。通過這種方法，科學(xué)家們成功地 4D 打印出一種自緊矯形手腕夾板。