Cette méthode rapide utilise un coupeur laser et du polyuréthane thermoplastique pour fabriquer de minces actionneurs souples à géométrie et tailles arbitraires. Le principal avantage de la technique est qu’elle permet la conception rapide et la fabrication de plusieurs actionneurs souples minces et prototypes de robots en parallèle. Pour calibrer un capteur de force à utiliser dans la presse à chaleur, placez d’abord une glissière en verre sur le capteur de force et mettez un poids dessus.
Notez la force et la résistance du capteur et utilisez un étrier numérique pour mesurer la zone du capteur. Calibrez ensuite le capteur en divisant les valeurs de force par la zone mesurée pour obtenir les données de pression et utilisez une feuille de calcul pour adapter une ligne linéaire aux données de pression par rapport aux données de résistance. Ensuite, sandwich le capteur de force entre deux couches de 50 par 50 par 3 millimètres de silicone, placer les couches à l’intérieur de la presse à chaleur, et tourner le bouton de pression jusqu’à ce qu’une pression d’environ 200 kilopascals est lu à partir du capteur.
Pour chauffer appuyez sur les films TPU, mettez des gants et coupez quatre couches de 30 x 30 millimètres du matériau. Placez les quatre feuilles de façon à ce que les quatre bords soient alignés et placez les feuilles à l’intérieur de la presse à chaleur. Réglez la température de la presse à chaleur à environ 93 degrés Celsius et fermez complètement la presse à chaleur.
Gardez les films à l’intérieur de la presse pendant 10 minutes avant d’ouvrir la presse et de retirer les films TPU laminés. Pour déterminer les paramètres laser optimaux, utilisez un programme de conception assisté par ordinateur pour concevoir un carré avec des côtés de 20 millimètres et un rectangle de quatre par huit millimètres qui agira comme l’entrée du ballon carré. Pour couper et souder au laser le motif carré des couches TPU, dans le logiciel de coupe laser, réglez la vitesse et la puissance à 10% et les impulsions par pouce à 500 pour chaque valeur de puissance.
Couper l’extrémité de l’entrée du ballon carré avec des ciseaux et insérer une aiguille à l’intérieur de l’entrée carrée ballon. Appliquer de la colle autour de l’entrée et envelopper l’entrée et l’aiguille avec du ruban PTFE. Après avoir laissé sécher la colle pendant cinq minutes, gonflez le ballon à l’aide d’un distributeur de liquide précis jusqu’à ce qu’il éclate pour identifier la pression d’éclatement moyenne du ballon carré.
Pour fabriquer l’actionneur, concevez le modèle d’actionneur désiré à l’aide d’un logiciel assisté par ordinateur et mettez en évidence tous les segments de la conception. Dans la barre des tâches sous la section propriétés, modifiez le poids de la ligne de la conception sélectionnée en zéro millimètre dans le logiciel et sélectionnez l’impression changeant le nom de l’imprimante en VLS2.30 dans le menu. Dans les paramètres de l’imprimante, sélectionnez la taille du papier comme paysage défini par l’utilisateur.
Et dans la section échelle de l’intrigue, désélectionner l’ajustement à l’option papier et l’échelle de la taille de l’image à un millimètre pour une unité de longueur. Dans l’ensemble d’origine offset de l’intrigue à la zone imprimable, vérifiez le centre de l’option de parcelle et appuyez sur le bouton d’alimentation pour allumer le filtre à air. Allumez le coupeur laser et dans le logiciel de coupe laser, réglez la puissance à 80% la vitesse à 60% et les impulsions par pouce à 500.
Ensuite, utilisez l’outil de vue de mise au point pour déplacer le pointeur laser vers le coin supérieur gauche et le coin inférieur droit du motif pour s’assurer que l’ensemble du motif s’adapte à l’intérieur des films TPU laminés préparés. Pour concentrer la machine laser, déplacez le chariot de lentille au milieu de la table et placez l’outil de mise au point sur la table. Déplacez la table jusqu’à ce que le haut de l’outil de mise au point touche l’avant du chariot de lentille et déplacez la table vers le haut lentement jusqu’à ce que le chariot de lentille frappe l’encoche de l’outil de mise au point et bosses l’outil vers l’avant.
Sans changer la position de la feuille TPU, diminuer la vitesse de coupe laser à 55% augmenter la puissance à 85%, et garder les impulsions par pouce à 500 et faire fonctionner le laser à nouveau. Réglez ensuite la vitesse à 50% augmenter la puissance à 90% et garder les impulsions par pouce à 500 pour une troisième course du laser pour s’assurer qu’il n’y a pas de fuites dans l’actionneur. Pour lier une aiguille de distribution en acier inoxydable à une connexion de verrouillage Luer, coupez l’extrémité de l’actionneur de ballon avec des ciseaux d’entrée et insérez une aiguille à l’intérieur de l’entrée de l’actionneur de ballon.
Appliquez de la colle autour de l’aiguille et de l’actionneur et enroulez du ruban PTFE autour de la connexion. Lorsque la colle a séché, monter une caméra au-dessus de l’actionneur à une distance suffisante de sorte que l’actionneur est en pleine vue de la caméra à la fois dans ses états pressurisés et non pressurisés et tenir l’actionneur dans une orientation telle que sa déviation sur la pressurisation est orthogonale à la caméra. Augmentez la pression de l’actionneur avec un distributeur de liquide précis jusqu’à ce qu’il dévie dans sa gamme complète sans éclater.
Augmentez ensuite la pression de l’actionneur jusqu’à ce qu’il atteigne environ 20 % de sa gamme complète et notez la pression. Enfin, prenez une photo de l’actionneur et utilisez un logiciel de traitement d’image pour mesurer les coordonnées X et Y de la pointe de l’actionneur dans l’image. Après avoir répété la pressurisation et coordonné la mesure jusqu’à ce qu’une gamme complète de déflexion de l’actionneur soit atteinte, tracez un graphique XY de la déviation de l’actionneur par rapport à la pression inflationniste.
Les rides dans les feuilles laminées peuvent entraîner des problèmes de collage pendant l’étape de coupe au laser. Par conséquent, il est essentiel d’assurer une surface parfaitement lisse pour des résultats reproductibles. Ici, une conception 2D de l’actionneur pneumatique tel que dessiné à l’aide d’un programme de conception assistée par ordinateur est montrée.
À l’aide de la découpe au laser, la pile laminée à quatre couches de TPU peut être coupée et soudée pour s’adapter à la conception de l’actionneur pneumatique 2D, comme démontré. Pour coupler l’actionneur à une unité d’alimentation en air, une aiguille en acier inoxydable peut être insérée dans l’actionneur et l’interface de l’actionneur et de l’aiguille en acier inoxydable peut être enveloppée étroitement avec du ruban PTFE pour éviter les fuites. Enfin, à l’aide d’un distributeur de liquide numérique, l’actionneur pneumatique peut être gonflé à une pression de cinq livres par pouce carré pour permettre l’observation d’une déviation dans la région dans laquelle le tableau des lignes a été conçu.
Compte tenu de ceux-ci par lesquels sa conception peut être itérée, cette technique a le potentiel d’étendre l’utilisation d’actionneurs souples minces pour de nombreux domaines d’études.
