制造商B9Creations3D助力仿生章鱼吸盘的研发

2023年5月，南极熊获悉，位于美国南达科他州的树脂3D打印机制造商B9Creations开发了仿生章鱼触手的3D打印粘性皮肤。


△B9Creations 标志。

B9Creations
B9Creations 提供一流的 3D 打印硬件、软件、附件、材料和可定制的解决方案，这些解决方案在可重复性、可靠性和易用性方面树立了新的行业标准。B9Creations作为数字制造技术的全球供应商，已成为生产、速度和价值的行业领导者。它现在是增材制造市场的领导者，服务于医疗保健、航空航天和国防、原型制作和制造、教育和研究、奢侈品制造等领域的高精度应用。B9Creations 为强生、孩之宝、Stuller, Inc.、Medtronic、Procter & Gamble 等客户提供服务，其认证经销商遍布全球近 70 个国家

B9Creations 称这种开创性的3D打印仿生结构表示增材制造技术能够应对复杂的人类挑战，并在多个领域具有巨大潜力，此次打印的章鱼触手具有粘附可调性，同时能够将传感和控制结合在一起。3D打印的粘性皮肤具有章鱼和其他头足类动物的触觉和控制特性，具有强大且可逆的水下附着力。这项新开发有可能服务于许多先进的应用，包括水下粘合剂、医疗设备、水下施工、海洋勘探、潜水和游泳设备，以及国防领域。



以章鱼为灵感的 3D 打印皮肤

虽然已经有许多涉及到了3D打印仿生领域，但目前基于粘合剂的机械手普遍缺乏传感和控制能力，研究人员往往利用笨重的光学和基于声音的接近传感器，由于这些传感器的尺寸较大，将这些传感器集成到合成粘合剂中具有一定的挑战，同时操纵和抓取能力也受到限制。   

为了解决上述存在的问题，B9Creations将可切换的粘合剂组件与集成的感官系统结合在一起，还引入了用于自动粘附激活和释放的处理和控制机制。这种紧密集成的系统可以智能控制多个粘合元件，从而可以在干燥和潮湿的环境中进行灵巧的操作。


△章鱼触手激发了这种新的粘性皮肤技术。照片来自 B9Creations。

研究团队从章鱼吸盘中得到灵感，开发出了一种新型仿生神经系统，能够在几毫秒内检测到物体并自动开启粘附反应。在将这种3D打印的粘性皮肤应用于可穿戴的手抓手后，科学家们创造了一种能够在水下环境中操纵物体的新方法。该粘合元件使用 B9Creations 3D 打印机生产的模具制成，还添加了用于物体检测的微型激光雷达光学传感器，与可快速切换的粘合剂结合以实现实时物体操纵。



●据称，这些手套将为游泳者和潜水员提供更好的抓地力，还可以开发其他仿生可穿戴设备，例如潜水服和泳帽，以减少阻力，使用户能够更有效地在水中移动。

●在医疗领域的其他地方，B9Creations 表示，这种受章鱼启发的皮肤的特性可用于生产可粘附在器官和组织上的医用粘合剂。

●水下建设，如管道和海上风力涡轮机安装项目，也被指出是一种潜在用途。 水下机器人的抓地力也可以通过这项新技术得到加强，在收集样本和探索深海栖息地时实现更大的机动性和灵巧性。

●在国防工业中，新型水下粘合剂可用于生产可以牢固地粘附在船舶和潜艇侧面的机器人或设备。此外，该技术还可用于为敏感设备和基础设施创建防篡改设备。      

△B9Creation 核心系列研究实验室工作流程。照片来自 B9Creations。

增材制造中的仿生学
3D打印已经在仿生学领域大放异彩：

●2022年，一组国际研究人员从螳螂虾中发现了一种保护，生产出了抗损伤的陶瓷复合材料。数字光处理 (DLP) 3D 打印用于生产复杂的陶瓷复合结构，与纯陶瓷相比，强度提高了 213%。此外，研究人员发现，这些仿生结构将硬度提高了 116 倍，并实现了使用传统技术无法生产的复杂几何形状。

●早在 2021 年，弗莱堡大学和斯图加特大学的研究人员就开发了一种4D 打印可穿戴医疗设备的方法，可以自动适应患者的解剖结构。研究人员在开发这一工艺时，从空气马铃薯植物（Dioscorea bulbifera）的繁殖机制中汲取了灵感。通过这种方法，科学家们成功地 4D 打印出一种自紧矫形手腕夹板。