この高速方式では、レーザーカッターと熱可塑性ポリウレタンを使用して、任意の幾何形状とサイズの薄いソフトアクチュエータを製造します。この技術の主な利点は、複数の薄いソフトアクチュエータとロボットプロトタイプを並列に迅速に設計し、製作できることです。ヒートプレスに使用するフォースセンサーを校正するには、まず、フォースセンサーにガラススライドを置き、その上に重量を置きます。
センサーの力と抵抗を書き留め、デジタルキャリパーを使用してセンサーの面積を測定します。次に、圧力値を測定領域で割って圧力データを取得し、スプレッドシートを使用して圧力対抵抗データに直線線をフィットさせることで、センサをキャリブレーションします。次に、50%50~3ミリメートルシリコーンの2層に力センサーを挟み、ヒートプレス内部に層を配置し、圧力ノブを約200キロパスカルの圧力がセンサーから読み取られるまで回します。
TPUフィルムを加熱するために、手袋を着用し、材料の4つの30 x 30ミリメートルの層をカットします。4 つのエッジがすべて揃うように 4 枚のシートを配置し、シートをヒートプレスの内側に配置します。熱プレスの温度を摂氏約93度に設定し、熱プレスを完全に閉じます。
プレスを開いてラミネートされたTPUフィルムを取り除く前に、フィルムをプレス内に10分間保管してください。最適なレーザーパラメータを決定するには、コンピュータ支援設計プログラムを使用して、20ミリメートルの辺を持つ正方形と、正方形のバルーンの入口として機能する4 x 8ミリメートルの長方形を設計します。TPU層から正方形のパターンをレーザーカットして溶接するには、レーザーカッターソフトウェアで、速度と電力を10%に、パルス/インチを500に設定します。
正方形のバルーンの入口の端をはさみで切り、正方形のバルーンの入口の中に針を挿入します。入口の周りに接着剤を塗布し、PTFEテープで入口と針を包みます。接着剤を5分間乾燥させた後、破裂するまで正確な液体ディスペンサーでバルーンを膨らませて、正方形のバルーンの平均バースト圧力を識別します。
アクチュエータを製造するには、コンピュータ支援ソフトウェアを使用して目的のアクチュエータパターンを設計し、設計のすべてのセグメントをハイライト表示します。プロパティ セクションの下のタスク バーで、選択したデザインの線の太さをソフトウェアで 0 ミリメートルに変更し、メニューでプリンタ名を VLS2.30 に変更して印刷を選択します。プリンタの設定で、用紙サイズをユーザー定義の横向きとして選択します。
プロットスケールセクションで、「用紙に合わせる」オプションの選択を解除し、1単位の長さの画像サイズを 1 ミリメートルに拡大縮小します。印刷オフセット原点を印刷可能領域に設定した状態で、プロットオプションの中心をチェックし、電源ボタンを押してエアフィルタをオンにします。レーザーカッターをオンにし、レーザーカッターソフトウェアで、パワーを80%の速度を60%に、パルス/インチを500に設定します。
次に、フォーカスビューツールを使用して、レーザーポインターをパターンの左上隅と右下隅に移動し、パターン全体が準備されたラミネートされたTPUフィルムの内部に収まるようにします。レーザーマシンをフォーカスするには、レンズキャリッジをテーブルの中央に移動し、フォーカスツールをテーブルの上に置きます。フォーカスツールの上部がレンズキャリッジの前面に触れるまでテーブルを上に移動し、レンズキャリッジがフォーカスツールのノッチに当たってツールを前方にぶつけるまでテーブルをゆっくりと上に移動します。
TPUシートの位置を変更せずに、レーザーカッターの速度を55%に下げ、パワーを85%に上げ、1インチあたりのパルスを500に保ち、レーザーを再び実行します。その後、速度を90%に設定し、1インチあたりのパルスを500に保ち、3回目のレーザーランでアクチュエータに漏れがないようにします。ステンレススチール製のディスペンス針をLuerロック接続で接着するには、バルーンアクチュエータの端をインレットハサミで切断し、バルーンアクチュエータの入口の内側に針を挿入します。
針とアクチュエータの周りに接着剤を塗布し、接続の周りにPTFEテープをラップします。接着剤が乾燥したら、アクチュエータが加圧状態と非加圧状態の両方でカメラを完全に見ることができるように、十分な距離でアクチュエータの上にカメラを取り付け、加圧時の偏向がカメラに直交するように向きを持ちます。破裂せずにフルレンジに偏移するまで、正確な液体ディスペンサーでアクチュエータの圧力を高める。
その後、全範囲の約20%に達するまでアクチュエータ圧力を上げ、圧力に注意してください。最後に、アクチュエータの写真を撮り、画像処理ソフトプログラムを使用して、画像内のアクチュエータの先端のX座標とY座標を測定します。全範囲のアクチュエータ偏向に達するまで加圧と座標測定を繰り返した後、アクチュエータのたわみとインフレ圧力のXYグラフをプロットします。
ラミネートシートのシワは、レーザー切断工程での接着に問題を生じることがあります。したがって、再現性のある結果を得るには、完全に滑らかな表面を確保することが重要です。ここでは、コンピュータ支援設計プログラムを用いて描いた空気圧アクチュエータの2D設計を示す。
レーザー切断を使用して、TPUのラミネート4層スタックは、実証したように2D空気アクチュエータの設計に合わせて切断および溶接することができます。アクチュエータを空気供給ユニットに結合するために、ステンレス製の針をアクチュエータに挿入し、アクチュエータとステンレススチール針のインターフェースをPTFEテープでしっかりと包んで漏れを防ぐことができます。最後に、デジタル液体ディスペンサーを使用して、空気圧アクチュエータは、ラインの配列が設計された領域内の偏向の観察を可能にするために、平方インチあたり5ポンドの圧力に膨脹させることができる。
設計を反復することができるこれらの方法を考えると、この技術は研究の多くの分野のための薄い柔らかいアクチュエーターの使用を拡大する潜在性を有する。
