robô de código aberto impresso em 3D oferece uma solução acessível para a síntese de materiais
Solução prática e económica para acelerar a inovação na ciência dos materiais
O FLUID, um robô impresso em 3D e de código aberto, oferece uma solução económica e personalizável para a síntese automatizada de materiais, tornando a investigação avançada acessível a mais cientistas. Uma equipa de investigadores liderada pelo Professor Keisuke Takahashi, da Faculdade de Ciências da Universidade de Hokkaido, criou o FLUID (Flowing Liquid Utilizing Interactive Device), um sistema robótico de código aberto construído com uma impressora 3D e componentes electrónicos prontos a usar.
Vistas diferentes do sistema robótico de código aberto FLUID (Flowing Liquid Utilizing Interactive Device): (a) vista frontal; (b) vista traseira; (c) vista traseira com a cablagem do circuito de controlo exposta; e (d) vista lateral.
Mikael N. Kuwahara, et al. ACS Applied Engineering Materials. April 9, 2025
Para demonstrar as capacidades do FLUID, a equipa utilizou o robô para automatizar a co-precipitação de cobalto e níquel, criando materiais binários com precisão e eficiência. "Ao adotar o código aberto, utilizando uma impressora 3D e tirando partido da eletrónica comum, tornou-se possível construir um robô funcional personalizado para um conjunto específico de necessidades, por uma fração dos custos normalmente associados aos robôs disponíveis no mercado", afirmou Mikael Kuwahara, o principal autor do estudo.
O hardware do FLUID é composto por quatro módulos independentes, cada um equipado com uma seringa, duas válvulas, um servomotor para controlo das válvulas e um motor de passo para controlar com precisão o êmbolo da seringa. Cada módulo possui igualmente um sensor de paragem final para detetar a posição máxima de enchimento da seringa. Estes módulos estão ligados a placas de microcontroladores que recebem comandos de um computador via USB. O sistema inclui também um software que permite aos utilizadores controlar as funções do robô, como os ajustes da válvula e os movimentos da seringa, e fornece actualizações do estado e dados dos sensores em tempo real.
Os investigadores disponibilizaram os ficheiros de conceção de forma aberta para que os investigadores de qualquer parte do mundo possam reproduzir ou modificar o robô de acordo com as suas necessidades experimentais específicas. Ao fornecer uma alternativa de código aberto e imprimível em 3D aos dispendiosos robôs comerciais, o FLUID poderá permitir que uma comunidade mais alargada de investigadores se dedique à experimentação automatizada em ciências dos materiais.
Isto pode ser particularmente benéfico para os investigadores em ambientes com recursos limitados ou para os cientistas que se concentram em áreas de nicho onde as soluções comerciais podem não estar prontamente disponíveis ou ser rentáveis. Com um design personalizável que pode ser impresso utilizando componentes comerciais, podem realizar experiências sofisticadas sem um investimento de capital significativo.
"Esta abordagem visa democratizar a automatização na síntese de materiais, fornecendo aos investigadores uma solução prática e económica para acelerar a inovação na ciência dos materiais", explicou Takahashi.
Para o futuro, os investigadores planeiam integrar sensores adicionais para monitorizar outros parâmetros, como a temperatura e o pH. Estes sensores irão expandir a capacidade do robô para lidar com uma maior variedade de reacções químicas, incluindo a mistura de polímeros e a síntese orgânica. O software também será desenvolvido para incluir funcionalidades como a gravação de macros para simplificar tarefas repetitivas e o registo de dados melhorado para melhorar a reprodutibilidade experimental e a análise de dados.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
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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