Forskere arbejder på at tilføje funktion til 3-D-printede objekter

I filmen Terminator 2 , T-1000-robotten hælder sig gennem loftet i en elevator. Den scene startede en strøm af idéer for Purdue Polytechnic Institute-professor Richard Voyles.

"Pointen er, han regner, mens han hælder, " sagde Voyles, en professor i ingeniørteknologi. "Det kan være fiktion, men der er sansning, beregning og aktivering, der alle sker samtidigt, mens de er i den flydende tilstand."

Purdue Polytechnic Institute og College of Engineering-fakultetet arbejder på at udvikle en multifunktionel printer, der i sidste ende kunne lade folk udskrive "smarte" objekter, inklusive hele mobiltelefoner.

Projektet kombinerer 3D-strukturudskrivning med elektronikudskrivning og endda algoritmer til at infundere sansning, beregning og aktivering gennem materialerne, en sammensmeltning af form og funktion.

"Vi syntetiserer nye materialer, som vi kan printe i 3-D, der omfatter sansning og beregning såvel som struktur, " sagde Voyles. "Science fiction bliver bare ved med at producere ideer."

Teknologien stemmer overens med Purdues fejring af gigantiske spring, anerkender universitetets globale fremskridt inden for sundhed, plads, kunstig intelligens og bæredygtighed som en del af Purdues 150-års jubilæum. Det er de fire temaer for den årelange fests Idéfestival, designet til at fremvise Purdue som et intellektuelt center, der løser problemer i den virkelige verden.

Voyles, leder af Purdues Collaborative Robotics Lab, er hovedforsker i den flerårige forskning med Karthik Ramani, Donald W. Feddersen professor i maskinteknik; Bedrich Benes, en professor i computergrafikteknologi; og seks andre fakultetsmedlemmer.

Voyles sagde, at udfordringen ved projektet ligger i integrationen af ​​de forskellige tilgange, nogle vanskelige problemer med at flytte fra 2-D elektronik til 3-D, og løsning af materialekompatibilitetsproblemer mellem lag.

3-D printere har forenklet ideen om hurtig prototyping, så næsten alle kan designe og skabe et objekt. Men mens det er muligt at skabe formen for et produkt, tilføjelse af nødvendige funktioner er en helt separat proces.

"Et eller andet flot design, du laver, inkluderer ikke en mikroprocessor, hvis det skal udføre beregninger, du kan ikke inkludere sensorer, hvis du har brug for sansning, " sagde Voyles. "Du har ikke motorer, hvis du rent faktisk skal flytte noget."

En "smart produktprinter" bærer to spørgsmål med sig:At skabe selve printeren og finde ud af, hvilke nye materialer der kan opfindes. Der findes ingen 3D-printere på markedet i dag, der kombinerer print af en struktur med print af elektronik, sansning og andre funktioner.

"Hvis vi starter med bløde materialer, polymerer, som i det mindste er fleksible, måske kommer vi tættere på det større spørgsmål om, at væsker ikke kun kan tænke, som i Terminator-filmen, men hvor vil det føre os hen, hvis vi skaber disse nye materialer med "tænkning" fordelt i dem, " sagde Voyles.

Som en del af arbejdet, forskere vil forsøge at vise, at de kan udskrive polymerledende og halvledende materialer i tynde lag, der kan gentages, svarende til integrerede kredsløb til transistorer i masseskala i 1960'erne og 1970'erne.

Han bemærkede et eksempel på at udvikle et materiale med temperaturfølende egenskaber, der kunne udvide eller krympe afhængigt af brugen.

"Dette er de forløbere, vi ønsker at udforske, mens vi udvikler denne næste generation af 'form-plus-funktion'-printer, " sagde Voyles, tilføjelse af arbejdet kunne muliggøre helt nye opdagelsesområder inden for smarte materialer og den grundlæggende polymervidenskab om aktive materialer, blandt andre.