un robot open-source imprimé en 3D offre une solution accessible pour la synthèse des matériaux
Une solution pratique et rentable pour accélérer l'innovation dans la science des matériaux
FLUID, un robot open-source imprimé en 3D, offre une solution abordable et personnalisable pour la synthèse automatisée de matériaux, rendant la recherche avancée accessible à un plus grand nombre de scientifiques. Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Keisuke Takahashi de la faculté des sciences de l'université d'Hokkaido a créé FLUID (Flowing Liquid Utilizing Interactive Device), un système robotique open-source construit à l'aide d'une imprimante 3D et de composants électroniques disponibles dans le commerce.
Différentes vues du système robotique libre FLUID (Flowing Liquid Utilizing Interactive Device) : (a) vue de face ; (b) vue arrière ; (c) vue arrière avec le câblage du circuit de commande exposé ; et (d) vue latérale.
Mikael N. Kuwahara, et al. ACS Applied Engineering Materials. April 9, 2025
Pour démontrer les capacités de FLUID, l'équipe a utilisé le robot pour automatiser la coprécipitation du cobalt et du nickel, créant ainsi des matériaux binaires avec précision et efficacité. "En adoptant l'open source, en utilisant une imprimante 3D et en tirant parti de composants électroniques courants, il est devenu possible de construire un robot fonctionnel adapté à un ensemble de besoins particuliers pour une fraction des coûts généralement associés aux robots disponibles dans le commerce", a déclaré Mikael Kuwahara, l'auteur principal de l'étude.
Le matériel de FLUID comprend quatre modules indépendants, chacun équipé d'une seringue, de deux valves, d'un servomoteur pour le contrôle des valves et d'un moteur pas à pas pour contrôler avec précision le piston de la seringue. Chaque module est également équipé d'un capteur de fin de course pour détecter la position de remplissage maximale de la seringue. Ces modules sont connectés à des cartes de microcontrôleurs qui reçoivent des commandes d'un ordinateur via USB. Le système comprend également un logiciel qui permet aux utilisateurs de contrôler les fonctions du robot, telles que les réglages de la valve et les mouvements de la seringue, et qui fournit des mises à jour en temps réel de l'état et des données des capteurs.
Les chercheurs ont mis les fichiers de conception à la disposition de tous afin que les chercheurs du monde entier puissent reproduire ou modifier le robot en fonction de leurs besoins expérimentaux spécifiques. En offrant une alternative libre et imprimable en 3D aux robots commerciaux coûteux, FLUID pourrait permettre à une plus large communauté de chercheurs de s'engager dans l'expérimentation automatisée en science des matériaux.
Cela pourrait être particulièrement bénéfique pour les chercheurs dont les ressources sont limitées ou pour les scientifiques qui se concentrent sur des niches où les solutions commerciales ne sont pas toujours disponibles ou rentables. Grâce à une conception personnalisable qui peut être imprimée à l'aide de composants commerciaux, ils peuvent mener des expériences sophistiquées sans investissement important.
"Cette approche vise à démocratiser l'automatisation de la synthèse des matériaux, en fournissant aux chercheurs une solution pratique et rentable pour accélérer l'innovation dans la science des matériaux", explique M. Takahashi.
À l'avenir, les chercheurs prévoient d'intégrer des capteurs supplémentaires pour surveiller d'autres paramètres, tels que la température et le pH. Ces capteurs permettront au robot de gérer une plus grande variété de réactions chimiques, notamment le mélange de polymères et la synthèse organique. Le logiciel sera également perfectionné pour inclure des fonctions telles que l'enregistrement de macros pour rationaliser les tâches répétitives et l'amélioration de l'enregistrement des données pour améliorer la reproductibilité expérimentale et l'analyse des données.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication 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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