3D 프린터로 만든 로봇 뼈
- 기술 / 문광주 기자 / 2023-11-17 14:45:14
2'40" 읽기
천천히 경화되는 플라스틱을 프린팅하기 위한 새로운 방법 개발
3D 프린터를 사용하면 건물부터 치즈케이크, 인간의 심장까지 모든 종류의 3차원 개체를 맞춤 제작할 수 있다. 3D 프린팅을 사용하여 층별로 성형할 수 있는 재료의 범위는 지속적으로 증가하고 있다. 그러나 프린터는 여전히 천천히 경화되는 플라스틱 문제에 어려움을 겪고 있다. 특히 탄력성과 동시에 견고한 물체를 만드는 데 사용될 경우다.
긁는 대신 스캔하기
취리히 소재 스위스연방공과대학의 토마스 부흐너(Thomas Buchner)가 이끄는 연구원들은 천천히 경화되는 플라스틱을 3D 프린팅에 사용할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 이를 위해 그들은 무엇보다도 재료를 층별로 적용하는 과정을 조정했다. 일반적으로 UV 램프는 먼저 두꺼운 플라스틱의 각 층을 경화시킨 다음 특수 장치를 사용해 그 위에 긁어내어 평평한 표면을 만든다. 그래야만 다음 층이 따라올 수 있다.
그러나 티올렌 및 에폭사이드와 같은 천천히 경화되는 폴리머는 긁는 시점에 여전히 너무 액체이므로 긁는 장치를 망칠 수 있다. 이 장애물을 극복하기 위해 Buchner와 그의 팀은 스크레이퍼를 3D 레이저 스캐너로 교체했다. 이는 인쇄된 각 층의 불균일성을 즉시 확인한 후 다음 층에서 이를 자동으로 보정한다. 그러면 첫 번째 층의 돌출된 함몰은 예를 들어 두 번째 층의 동일한 크기의 노치된 함몰에 의해 보상된다.
3D 프린터로 만들어진 손
3D 프린팅의 추가적인 발전 덕분에 이제 빠르게 경화되는 플라스틱과 느리게 경화되는 플라스틱을 결합하여 다양한 새로운 물체를 프린팅하는 것이 가능해졌다. 무엇보다도 로봇 공학에 특히 흥미로운 정밀한 구멍과 섬세한 구조가 제공될 수 있다. Buchner와 그의 동료들은 “우리는 수많은 복잡한 고해상도 복합 시스템과 로봇을 직접 제조했다”고 보고했다.
그들의 창조물 중 하나는 사진 속 인간과 유사한 로봇 손으로, 인간의 뼈와 힘줄, 인대를 모방한 것이다. 후자는 천천히 경화되는 티올렌 중합체를 사용해야만 가능해졌다. "우리가 개발한 손과 같이 부드러운 재료로 만들어진 로봇은 기존 금속 로봇에 비해 장점이 있다. 로봇은 부드럽기 때문에 사람과 작업할 때 부상 위험이 줄어들고 깨지기 쉬운 물건을 다루는 데 더 적합하다"고 Buchner의 동료 로버트 카츠슈만(Robert Katzschmann)이 설명했다.
연구 그룹은 이제 새로운 기술을 사용하여 더욱 정교한 구조를 설계하고 추가 응용 프로그램을 개발할 것이다.
(Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06684-3)
출처: ETH Zurich
천천히 경화되는 플라스틱을 프린팅하기 위한 새로운 방법 개발
3D 프린터로 만든 로봇 뼈
천천히 경화되는 플라스틱을 프린팅하기 위한 새로운 방법 개발
언뜻 보면 인간의 손 골격처럼 보이는 것이 실제로는 3D 프린팅된 로봇이다. 처음으로 연구자들은 서로 다른 속도로 경화되는 플라스틱을 결합하여 뼈, 인대 및 힘줄로 만들어진 인간과 유사한 손 구조를 인쇄하는 데 성공했다. 연구원들이 "Nature"에서 보고한 것처럼 미래에는 이 새로운 기술을 사용하여 깨지기 쉬운 물건을 잘 다룰 수 있는 소프트 로봇을 만들 수 있을 것이다.
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| ▲ 이 핸드 로봇은 3D 프린터에서 다양한 강도의 폴리머를 결합하여 만들어졌다. © Thomas Buchner/ ETH Zürich |
3D 프린터를 사용하면 건물부터 치즈케이크, 인간의 심장까지 모든 종류의 3차원 개체를 맞춤 제작할 수 있다. 3D 프린팅을 사용하여 층별로 성형할 수 있는 재료의 범위는 지속적으로 증가하고 있다. 그러나 프린터는 여전히 천천히 경화되는 플라스틱 문제에 어려움을 겪고 있다. 특히 탄력성과 동시에 견고한 물체를 만드는 데 사용될 경우다.
긁는 대신 스캔하기
취리히 소재 스위스연방공과대학의 토마스 부흐너(Thomas Buchner)가 이끄는 연구원들은 천천히 경화되는 플라스틱을 3D 프린팅에 사용할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 이를 위해 그들은 무엇보다도 재료를 층별로 적용하는 과정을 조정했다. 일반적으로 UV 램프는 먼저 두꺼운 플라스틱의 각 층을 경화시킨 다음 특수 장치를 사용해 그 위에 긁어내어 평평한 표면을 만든다. 그래야만 다음 층이 따라올 수 있다.
그러나 티올렌 및 에폭사이드와 같은 천천히 경화되는 폴리머는 긁는 시점에 여전히 너무 액체이므로 긁는 장치를 망칠 수 있다. 이 장애물을 극복하기 위해 Buchner와 그의 팀은 스크레이퍼를 3D 레이저 스캐너로 교체했다. 이는 인쇄된 각 층의 불균일성을 즉시 확인한 후 다음 층에서 이를 자동으로 보정한다. 그러면 첫 번째 층의 돌출된 함몰은 예를 들어 두 번째 층의 동일한 크기의 노치된 함몰에 의해 보상된다.
3D 프린터로 만들어진 손
3D 프린팅의 추가적인 발전 덕분에 이제 빠르게 경화되는 플라스틱과 느리게 경화되는 플라스틱을 결합하여 다양한 새로운 물체를 프린팅하는 것이 가능해졌다. 무엇보다도 로봇 공학에 특히 흥미로운 정밀한 구멍과 섬세한 구조가 제공될 수 있다. Buchner와 그의 동료들은 “우리는 수많은 복잡한 고해상도 복합 시스템과 로봇을 직접 제조했다”고 보고했다.
그들의 창조물 중 하나는 사진 속 인간과 유사한 로봇 손으로, 인간의 뼈와 힘줄, 인대를 모방한 것이다. 후자는 천천히 경화되는 티올렌 중합체를 사용해야만 가능해졌다. "우리가 개발한 손과 같이 부드러운 재료로 만들어진 로봇은 기존 금속 로봇에 비해 장점이 있다. 로봇은 부드럽기 때문에 사람과 작업할 때 부상 위험이 줄어들고 깨지기 쉬운 물건을 다루는 데 더 적합하다"고 Buchner의 동료 로버트 카츠슈만(Robert Katzschmann)이 설명했다.
연구 그룹은 이제 새로운 기술을 사용하여 더욱 정교한 구조를 설계하고 추가 응용 프로그램을 개발할 것이다.
(Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06684-3)
출처: ETH Zurich
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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