Muscoli artificiali stampati in 3D

I ricercatori EMPA hanno fatto un salto significativo nello sviluppo muscolare artificiale utilizzando la stampa 3D per creare attuatori morbidi, elastici e potenti.Questi muscoli artificiali potrebbero un giorno essere utilizzati in robotica, applicazioni mediche o persino dispositivi di assistenza, avvicinandoci a un futuro in cui il movimento può essere controllato al semplice tocco di un pulsante.I loro risultati sono stati recentemente pubblicati su Advanced Materials Technologies.

I muscoli artificiali non sono solo per i robot: hanno il potenziale per migliorare la mobilità umana, sostenere i lavoratori o persino sostituire il tessuto muscolare danneggiato.Tuttavia, replicare la combinazione unica di potere, elasticità e morbidezza trovata nei muscoli biologici rimane una grande sfida.


Nel loro centro, i muscoli artificiali funzionano come attuatori, componenti che convertono gli impulsi elettrici in movimento.Gli attuatori tradizionali, trovati in tutto, dai motori automobilistici ai macchinari industriali, tendono ad essere rigidi e meccanici, rendendoli molto diversi dai muscoli naturali.Il laboratorio di EMPA per i polimeri funzionali mira a colmare questa lacuna sviluppando attuatori da materiali morbidi utilizzando un innovativo processo di stampa 3D.

I loro attuatori elastici dielettrici (DEAS) sono composti da due materiali a base di silicone-uno conduttivo e uno non conduttivo-a strati insieme come dita intrecciate.Quando viene applicata una tensione elettrica, l'attuatore si contrae come un muscolo reale, quindi si rilassa una volta rimossa la tensione.

La stampa di queste strutture è complessa poiché i due materiali devono rimanere distinti ma compatibili.La sfida sta nel garantire che rimangano abbastanza morbide da rispondere agli stimoli elettrici mantenendo allo stesso tempo l'integrità strutturale.

EMPA, in collaborazione con ETH Zurich, ha sviluppato con successo inchiostri specializzati e un ugello di stampa 3D personalizzato per superare queste sfide.Questa svolta fa parte del progetto Manufhaptics, che mira a creare un guanto VR che fornisce un feedback tattile attraverso i muscoli artificiali.

Oltre alla realtà virtuale, questi attuatori morbidi hanno un potenziale più ampio in robotica, macchinari e persino medicinali.I ricercatori ritengono che, con un ulteriore sviluppo, un giorno potrebbero stampare le fibre muscolari artificiali abbastanza sottili da funzionare come quelli reali, o persino creare un intero cuore artificiale.Mentre quel futuro è ancora distante, il lavoro di EMPA lo sta avvicinando a una realtà.