Ein Forscherteam hat ein automatisiertes System entwickelt, das roboterhafte Teile für neue Aufgaben generiert. Die Forscher stammen vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Université Grenoble Alpes. Wie die Forschungen der Allgemeinheit nützen und welche Rolle 3D-Druck bei der Entwicklung spielte.

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MIT und Universite Grenobles Alpes LogoEin Forscherteam hat laut einer Pressemitteilung des MIT ein automatisiertes System entwickelt, das Roboterteile für neue Aufgaben generiert. Die Forscher stammen vom (MIT) und der Université Grenoble Alpes und haben eine Arbeit dazu verfasst. Diese wurde in der Zeitschrift Science Advances unter dem Titel „Topology optimization and 3D printing of multimaterial magnetic actuators and displays“ veröffentlicht.

Sie demonstrierten das System mit Aktuatoren, die unterschiedliche Schwarzweißbilder in verschiedenen Winkeln zeigen. Die Aktuatoren sind nach vielen Spezifikationen optimiert. Das entstandene System macht automatisch das, was ein Mensch niemals von Hand könnte.

Was sind Aktuatoren?

Unter einem Aktuator versteht man Geräte, die auf elektrische Signale reagieren und Robotersysteme daraufhin mechanisch steuern. Besteht die Konstruktion eines Aktuators aus zu vielen Variablen, um es von Hand zu testen, kann ein automatisiertes System helfen.

Aktuator mit Van Gogh und Schrei
Die Aktuatoren bestehen aus einem Mix aus drei verschiedenen Materialien (Bild © Autoren der Studie des MIT und der UGA).

Ablauf

Ein Aktuator zeigte zum Beispiel, wenn er flach gelegt wurde, das Porträt des niederländischen Malers Vincent van Gogh. Wenn er jedoch aktiviert und schräg gestellt ist, zeigt er den „Schrei“ des norwegischen Malers Edvard Munch.

Die Aktuatoren bestehen aus einem Mix aus drei verschiedenen Materialien. Diese haben jeweils eine andere helle oder dunkle Farbe und eine Eigenschaft wie Flexibilität und Magnetisierung. Damit wird der Winkel des Aktuators als Reaktion auf ein Steuersignal gesteuert.

Ein Computerprogramm zerlegt das Aktuatordesign zuerst in Millionen von dreidimensionalen Pixeln, die Voxel genannt werden. Jedes Voxel kann mit einem der Materialien gefüllt werden. Die Software führt eine Vielzahl von Simulationen durch, wo der Voxel mit verschiedenen Materialkombinationen gefüllt werden kann. Das richtige Material wird im richtigen Voxel platziert, sodass zwei verschiedene Bilder erzeugt werden. Jeder Winkel ergibt ein anderes Bild.

Der 3D-Drucker druckt den Aktuator Schicht für Schicht, indem er das Material nach und nach in das richtige Voxel legt. Das Ziel der Forscher ist es, für jedes Problem das beste Design zu finden.

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