Este método rápido usa um cortador a laser e poliuretano termoplástico para fabricar atuadores macios finos com geometria arbitrária e tamanhos. A principal vantagem da técnica é que ela permite o design rápido e a fabricação de múltiplos atuadores macios finos e protótipos de robôs em paralelo. Para calibrar um sensor de força a ser usado na prensa de calor, primeiro coloque um deslizamento de vidro no sensor de força e coloque um peso sobre ele.
Anote a força e a resistência do sensor e use uma pinça digital para medir a área do sensor. Em seguida, calibrar o sensor dividindo os valores de força pela área medida para obter os dados de pressão e usar uma planilha para encaixar uma linha linear aos dados de pressão versus resistência. Em seguida, sanduiche o sensor de força entre duas camadas de 50 por 50 por 3 milímetros de silicone, coloque as camadas dentro da prensa de calor e gire o botão de pressão até que uma pressão de aproximadamente 200 quilopascals seja lida do sensor.
Para aquecer pressione os filmes TPU, coloque luvas e corte quatro camadas de 30 por 30 milímetros do material. Posicione as quatro folhas para que todas as quatro bordas estejam alinhadas e coloque as folhas dentro da prensa de calor. Defina a temperatura da prensa de calor para cerca de 93 graus Celsius e feche a prensa de calor completamente.
Mantenha os filmes dentro da imprensa por 10 minutos antes de abrir a imprensa e remover os filmes de TPU laminados. Para determinar os parâmetros de laser ideais, use um programa de design auxiliado por computador para projetar um quadrado com lados de 20 milímetros e um retângulo de quatro por oito milímetros que funcionará como a entrada do balão quadrado. Para cortar a laser e soldar o padrão quadrado das camadas TPU, no software de cortador a laser, defina a velocidade e a potência para 10% e os pulsos por polegada a 500 para cada valor de potência.
Corte a extremidade da entrada do balão quadrado com uma tesoura e insira uma agulha dentro da entrada quadrada do balão. Aplique cola ao redor da entrada e enrole a entrada e a agulha com fita PTFE. Depois de permitir que a cola seque por cinco minutos, infle o balão com um dispensador de fluido preciso até que exploda para identificar a pressão média de estouro do balão quadrado.
Para fabricar o atuador, projete o padrão atuador desejado usando software assistido por computador e destaque todos os segmentos do design. Na barra de tarefas sob a seção propriedades, altere o peso da linha do design selecionado para zero milímetros no software e selecione imprimir alterando o nome da impressora para VLS2.30 no menu. Nas configurações da impressora, selecione o tamanho do papel como paisagem definida pelo usuário.
E na seção escala de plot, desmarque a opção de ajuste para papel e dimensione o tamanho da imagem para um milímetro para uma unidade de comprimento. No conjunto de origem offset do plot para a área imprimível, verifique o centro da opção de parcela e pressione o botão de alimentação para ligar o filtro de ar. Ligue o cortador a laser e no software de cortador a laser, defina a potência para 80% a velocidade para 60% e os pulsos por polegada a 500.
Em seguida, use a ferramenta de visão de foco para mover o ponteiro laser para o canto superior esquerdo e canto inferior direito do padrão para garantir que todo o padrão se encaixe dentro dos filmes TPU laminados preparados. Para focar a máquina laser, mova o carro da lente para o meio da mesa e coloque a ferramenta de foco na mesa. Mova a mesa até que a parte superior da ferramenta de foco toque a frente do carro da lente e mova a mesa lentamente até que o carro da lente atinja o entalhe da ferramenta de foco e bata a ferramenta para a frente.
Sem alterar a posição da folha de TPU, diminua a velocidade do cortador a laser para 55% aumente a potência para 85% e mantenha os pulsos por polegada para 500 e execute o laser novamente. Em seguida, defina a velocidade para 50% aumentar a potência para 90% e manter os pulsos por polegada a 500 para uma terceira corrida do laser para garantir que não haja vazamentos no atuador. Para ligar uma agulha de distribuição de aço inoxidável com uma conexão de bloqueio Luer, corte a extremidade do atuador de balão com uma tesoura de entrada e insira uma agulha dentro da entrada do atuador de balão.
Aplique cola ao redor da agulha e do atuador e enrole fita PTFE em torno da conexão. Quando a cola secar, monte uma câmera sobre o atuador a uma distância suficiente para que o atuador esteja à vista da câmera em seus estados pressurizados e não pressurizados e segure o atuador em uma orientação de tal forma que sua deflexão após a pressurização seja ortogonal para a câmera. Aumente a pressão do atuador com um dispensador de fluido preciso até que ele desvie para o seu alcance completo sem estourar.
Em seguida, aumente a pressão do atuador até atingir cerca de 20% de sua faixa completa e observe a pressão. Por fim, tire uma foto do atuador e use um programa de software de processamento de imagens para medir as coordenadas X e Y da ponta do atuador na imagem. Depois de repetir a pressurização e coordenar a medição até que uma gama completa de deflexão do atuador seja alcançada, plote um gráfico XY da deflexão do atuador versus a pressão de inflação.
Rugas nas folhas laminadas podem resultar em problemas com a ligação durante a etapa de corte a laser. Portanto, garantir uma superfície perfeitamente lisa é fundamental para resultados reprodutíveis. Aqui, um design 2D do atuador pneumático desenhado usando um programa de design auxiliado por computador é mostrado.
Usando corte a laser, a pilha laminada de quatro camadas de TPU pode ser cortada e soldada para se encaixar no design do atuador pneumático 2D, como demonstrado. Para acoplar o atuador a uma unidade de abastecimento de ar, uma agulha de aço inoxidável pode ser inserida no atuador e a interface do atuador e da agulha de aço inoxidável pode ser enrolada firmemente com fita PTFE para evitar vazamentos. Finalmente, usando um distribuidor de fluidos digitais, o atuador pneumático pode ser inflado a uma pressão de cinco libras por polegada quadrada para permitir a observação de uma deflexão dentro da região em que a matriz de linhas foi projetada.
Dado estes por que seu design pode ser iterado, essa técnica tem o potencial de expandir o uso de atuadores suaves finos para muitos campos de estudos.
