Vierdimensionale Mikro-Bausteine

Die vierdimensionale (4D) Drucktechnik basiert auf Multimaterialdruck, Verstärkungsmustern oder Mikro-/Nanofasern als programmierbare Werkzeuge, um gewünschte Formumstellungen zu erreichen. Bestehende Programmieransätze folgen jedoch weiterhin dem sogenannten Origami-Designprinzip, um rekonfigurierbare Strukturen durch Selbstfalten geschichteter 2D-Materialien zu erzeugen, insbesondere in kleinen Maßstäben. Hier schlagen wir ein programmierbares modulares Design vor, das direkt 3D-rekonfigurierbare Mikrostrukturen konstruiert, die in der Lage sind, anspruchsvolle 3D-zu-3D-Formtransformationen durch die Montage von 4D-Mikro-Bausteinen zu erreichen. 4D-Direktlaserschreiben wird verwendet, um zwei-photonen-polymerisierbare, stimuli-responsive Hydrogels zu drucken, um Bausteine in Mikrometer-Maßstab herzustellen. Die Denavit-Hartenberg (DH) Parameter, die zur Definition der Kinematik von Robotern verwendet werden, werden als Richtlinien eingeführt, wie man die Mikro-Bausteine zusammensetzen und die 3D-Bewegung der montierten Kettenblöcke planen kann. Schließlich wird ein 3D-gedruckter mikrometrischer Transformator entwickelt und hergestellt, der in der Lage ist, seine Form von einem Rennwagen zu einem humanoiden Roboter zu ändern, wobei die DH-Parameter verwendet werden, um die Bewegung verschiedener montierter Komponenten zu steuern.