un robot open source stampato in 3D offre una soluzione accessibile per la sintesi dei materiali
Soluzione pratica ed economica per accelerare l'innovazione nella scienza dei materiali
FLUID, un robot open-source stampato in 3D, offre una soluzione economica e personalizzabile per la sintesi automatizzata dei materiali, rendendo la ricerca avanzata accessibile a un maggior numero di scienziati. Un gruppo di ricercatori guidati dal professor Keisuke Takahashi della Facoltà di Scienze dell'Università di Hokkaido ha creato FLUID (Flowing Liquid Utilizing Interactive Device), un sistema robotico open-source costruito utilizzando una stampante 3D e componenti elettronici di largo consumo.
Diverse viste del sistema robotico open-source FLUID (Flowing Liquid Utilizing Interactive Device): (a) vista frontale; (b) vista posteriore; (c) vista posteriore con il cablaggio del circuito di controllo esposto; e (d) vista laterale.
Mikael N. Kuwahara, et al. ACS Applied Engineering Materials. April 9, 2025
Per dimostrare le capacità di FLUID, il team ha utilizzato il robot per automatizzare la co-precipitazione di cobalto e nichel, creando materiali binari con precisione ed efficienza. "Adottando l'open source, utilizzando una stampante 3D e sfruttando l'elettronica comunemente disponibile, è stato possibile costruire un robot funzionale e personalizzato per una particolare serie di esigenze a una frazione dei costi tipicamente associati ai robot disponibili in commercio", ha dichiarato Mikael Kuwahara, autore principale dello studio.
L'hardware di FLUID comprende quattro moduli indipendenti, ciascuno dotato di una siringa, due valvole, un servomotore per il controllo delle valvole e un motore passo-passo per controllare con precisione lo stantuffo della siringa. Ogni modulo è inoltre dotato di un sensore di fine corsa per rilevare la posizione di massimo riempimento della siringa. Questi moduli sono collegati a schede a microcontrollore che ricevono i comandi da un computer tramite USB. Il sistema comprende anche un software che consente agli utenti di controllare le funzioni del robot, come la regolazione della valvola e i movimenti della siringa, e fornisce aggiornamenti di stato e dati dei sensori in tempo reale.
I ricercatori hanno reso disponibili i file di progettazione in modo che i ricercatori di tutto il mondo possano replicare o modificare il robot in base alle loro specifiche esigenze sperimentali. Fornendo un'alternativa open-source e stampabile in 3D ai costosi robot commerciali, FLUID potrebbe consentire a una più ampia comunità di ricercatori di impegnarsi nella sperimentazione automatizzata nella scienza dei materiali.
Questo potrebbe essere particolarmente vantaggioso per i ricercatori in ambienti con risorse limitate o per gli scienziati che si concentrano su aree di nicchia in cui le soluzioni commerciali potrebbero non essere facilmente disponibili o economicamente vantaggiose. Con un progetto personalizzabile che può essere stampato utilizzando componenti commerciali, possono condurre esperimenti sofisticati senza un significativo investimento di capitale.
"Questo approccio mira a democratizzare l'automazione nella sintesi dei materiali, fornendo ai ricercatori una soluzione pratica ed economica per accelerare l'innovazione nella scienza dei materiali", ha spiegato Takahashi.
In prospettiva, i ricercatori prevedono di integrare altri sensori per monitorare altri parametri, come la temperatura e il pH. Ciò consentirà di ampliare la capacità del robot di gestire una più ampia varietà di reazioni chimiche, tra cui la miscelazione di polimeri e la sintesi organica. Il software sarà inoltre ulteriormente sviluppato per includere funzioni come la registrazione di macro per semplificare le attività ripetitive e la registrazione dei dati per migliorare la riproducibilità sperimentale e l'analisi dei dati.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Mikael Kuwahara, Yoshiki Hasukawa, Fernando Garcia-Escobar, Satoshi Maeda, Lauren Takahashi, Keisuke Takahashi; "Development of an Open-Source 3D-Printed Material Synthesis Robot FLUID: Hardware and Software Blueprints for Accessible Automation in Materials Science"; ACS Applied Engineering Materials, 2025-4-8
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