Raziskovalci iz Laboratorija za dinamiko strojev in konstrukcij LADISK so razvili inovativno metodo 3D tiskanja mehkih aktuatorjev, ki pod vplivom električne napetosti spreminjajo obliko. Gašper Krivic in prof. dr. Janko Slavič sta razvila postopek, ki omogoča izdelavo celotnega aktuatorja v enem samem procesu tiskanja, kar odpira pot k razvoju pametnih struktur prihodnosti.
Elektrotermični aktuatorji so naprave, ki pretvarjajo električno energijo v mehansko gibanje preko segrevanja. Tradicionalno njihova izdelava zahteva več proizvodnih korakov, kar omejuje fleksibilnost oblikovanja in povečuje stroške. Dosedanji pristopi so zahtevali ločeno izdelavo posameznih slojev, njihovo lepljenje in dodatno obdelavo, kar je proces podražilo in podaljšalo čas izdelave.
Nova metoda, ki sta jo razvila raziskovalca s Fakultete za strojništvo, omogoča 3D tiskanje celotnega aktuatorja v enem samem neprekinjenem procesu. Tiskalnik najprej nanese spodnji sloj iz materiala z visokim temperaturnim raztezkom, nato srednji grelni sloj iz električno prevodnega polimera, na koncu pa še zgornji sloj iz materiala z nizkim temperaturnim raztezkom. Ključno je, da se vsi trije sloji natisnejo zaporedno brez prekinitev ali dodatnega sestavljanja – celoten aktuator nastane v enem samem proizvodnem koraku. Ko na grelni sloj priključimo električno napetost, se ta segreje, različno temperaturno raztezanje slojev pa povzroči kontrolirano upogibanje aktuatorja.
“Naš pristop je revolucionaren, ker prvič omogoča popolnoma avtomatizirano izdelavo elektrotermičnih aktuatorjev brez dodatnih korakov sestavljanja,” pojasnjuje Gašper Krivic, glavni avtor raziskave, objavljene v ugledni reviji International Journal of Mechanical Sciences (IF = 9.4). “Razvili smo tudi teoretični model, ki natančno napoveduje obnašanje aktuatorja in upošteva časovno odvisne lastnosti materialov, kar doslej ni bilo mogoče.”
Raziskava odpira možnosti za razvoj pametnih struktur, ki se lahko aktivno prilagajajo zunanjim obremenitvam. Potencialne aplikacije vključujejo mehko robotiko, prilagodljive metamateriale, pametne prijemalne naprave in aktivno vodene pametne strukture.