Proyecto de investigación: DIMAP

Articulaciones robóticas creadas a través de una impresora 3D 

DIMAP

Empastes dentales, piezas de repuesto o prótesis: el abanico de productos que puede fabricarse con impresoras 3D es cada vez mayor. La mayoría de las veces, estas piezas se fabrican a partir de un solo material. No obstante, para poder ampliar el ámbito de aplicaciones de los productos “impresos”, en la actualidad se están desarrollando impresoras 3D que combinen diferentes materiales. El proyecto de investigación DIMAP, subvencionado por la UE con unos seis millones de euros, pretende diseñar e imprimir articulaciones robóticas a partir de diferentes materiales.

Así, por ejemplo, en lugar de fresar una pieza a partir de un bloque sólido, la fabricación aditiva, como su propio nombre indica, construye componentes mediante la adición sucesiva de capas. Para ello se basa en un dibujo en 3D creado con un programa CAD. El software del sistema de fabricación aditiva descompone virtualmente este modelo en distintos niveles individuales que se superponen paso a paso. En el denominado proceso Polyjet los materiales, disueltos en una tinta de impresión química especial, se aplican en forma de gotas líquidas, un proceso similar al de las impresoras de inyección de tinta. A continuación, una lámpara UV endurece la capa líquida. Este proceso se repite hasta que la pieza está lista.

Objetivo del proyecto

El proyecto de investigación DIMAP (Novel nanoparticle enhanced Digital Materials for 3D Printing and their applications shown for the robotic and electronic industry) debe encargarse de investigar en qué medida los materiales elásticos, conductivos y cerámicos son adecuados para la impresión de un brazo robótico con articulaciones integradas. Para ello es también necesaria una investigación exhaustiva del material. Por primera vez van a imprimirse con el proceso Polyjet los rodamientos necesarios, las estructuras cinemáticas con una construcción ligera, los actuadores neumáticos y los circuitos para el brazo robótico. La mayor dificultad reside en adaptar de forma adecuada unos materiales a otros, ya que el objetivo es fabricar las articulaciones robóticas en un solo proceso de impresión.

Además del método de fabricación aditiva, otro punto fuerte del proyecto de investigación es la denominada colaboración humano-máquina. Aquí se trata de construir una estructura cinemática lo más ligera posible. Cuanto menor sea la masa desplazada, menor será también el potencial de peligro en caso de una colisión. Además, las articulaciones robóticas deben tener una cierta flexibilidad para aumentar la seguridad en actividades de manipulación donde trabajen conjuntamente personas y robots. A ello contribuye también el sistema neumático, puesto que el aire es compresible y de este modo la articulación robótica puede alejarse de la persona con mayor facilidad.

Prototipo

Como usuario en el proyecto de investigación, Festo es responsable de definir los requisitos para la robótica y, por tanto, las propiedades que debe cumplir el material. En un siguiente paso del proyecto, deben imprimirse las articulaciones robóticas y montarse en forma de robot prototipo en el que Festo puede desarrollar un sistema adecuado de regulación y control. En este prototipo puede evaluarse bien si las articulaciones robóticas fabricadas con este innovador proyecto de impresión son adecuadas para el ámbito industrial. Para ello es necesario comprobar, por ejemplo, la estabilidad constante bajo carga dinámica.

Otros socios de proyecto

DIMAP

Del ámbito científico

  • Instituto tecnológico de Karlsruhe (KIT)
  • Universidad Johannes Kepler de Linz
  • Soreq Nuclear Research Center
  • Tecnologia Navarra de Nanoproductos SL

Del ámbito industrial

  • Profactor GmbH
  • Stratasys Ltd.
  • Borealis Polyolefine GmbH
  • Tiger Coatings
  • Philips Electronics Nederland B. V.
  • CIRP GmbH
  • PV Nano Cell Ltd

El proyecto está financiado por el Unión Europea dentro del programa «Horizon 2020» (número 685937).