Nieuwe 3D printtechnologie verbetert de besturing van zachte robots

Kim Muntinga

10/2/2026

Vertaling: machinaal vertaald

Een nieuw 3D printproces van Harvard verankert de beweging van zachte robots direct in het materiaal. In plaats van tijdrovende aanpassingen, wordt de gewenste vervorming tijdens het printen gecreëerd.

Stel je voor dat je een robot print, er lucht in pompt en hij vouwt precies zoals je van plan was: hij buigt naar links, grijpt, ontvouwt zich als een bloem.

Dat is precies wat een team van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) voor elkaar heeft gekregen. De onderzoekers hebben een methode ontwikkeld waarmee zachte robots in één printproces kunnen worden geproduceerd en hun bewegingsgedrag al in het materiaal is verankerd. De studie is op 6 februari 2026 gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials.

Het probleem met zachte robots

Zachte robots zijn gemaakt van flexibele, vaak biocompatibele materialen en worden gezien als een veelbelovend alternatief voor starre machines. Ze kunnen communiceren met gevoelige objecten, zich aanpassen aan het menselijk lichaam en werken in beperkte of onregelmatige omgevingen, bijvoorbeeld bij minimaal invasieve operaties. Maar juist de eigenschap die ze zo nuttig maakt, is ook hun grootste uitdaging: hun zachtheid.

In het verleden moest iedereen die een zachte robot voor een specifieke taak wilde bouwen complexe mallen maken, laag voor laag siliconen gieten, pneumatische kanalen aanbrengen op oppervlakken en verschillende onderdelen met elkaar verbinden. Dit is tijdrovend, niet erg flexibel en nauwelijks schaalbaar. Elke aanpassing aan het ontwerp vereist nieuwe mallen, nieuwe gietgangen en nieuwe tests.

Het resultaat: zelfs ervaren teams hebben veel iteraties nodig voordat een zachte robot zich gedraagt zoals het hoort. En zelfs dan blijft het bewegingsgedrag vaak moeilijk te voorspellen.

Rotatie is de sleutel

Het Harvard-team lost dit probleem op met een proces dat «Rotational Multimaterial 3D Printing» (RM 3DP) wordt genoemd. Het idee erachter is elegant: een enkele spuitmond doseert twee materialen tegelijk en draait tijdens het printproces. Deze rotatie bepaalt waar welk materiaal terechtkomt in het geprinte filament.

De onderzoekers printen filamenten met een flexibele buitenkant van polyurethaan en een binnenkanaal van poloxamer, een polymeer dat ook in haargel zit. Zodra de buitenkant hard wordt, wassen ze de gel uit de binnenkant. Wat overblijft zijn holle buisstructuren, dat wil zeggen nauwkeurig gepositioneerde kanalen in het materiaal. De onderzoekers bepalen de positie en de positie van de kanalen.

De onderzoekers bepalen de positie, vorm en grootte van elk individueel binnenkanaal door de rotatiesnelheid, de materiaalstroom en de geometrie van de spuitmond nauwkeurig te regelen. Als er lucht in deze kanalen wordt gepompt, vervormt de structuur precies in de richting die tijdens het printen was geprogrammeerd.

Van theorie naar demonstratiemodel

Om het proces te testen, printte het team twee demonstratieobjecten: beide in een enkel, ononderbroken printtraject, zonder afzonderlijke assemblage.

De eerste is een spiraalvormige actuator in een bloempatroon: als er lucht wordt toegevoerd, ontvouwt hij zich als een opengaande bloem. De tweede is een handgrijper met vijf vingers en gedefinieerde knokkelgewrichten die zich om voorwerpen wikkelt als hij wordt opgeblazen. Beide zijn gemaakt in een doorlopend 3D-geprint pad, zonder afzonderlijke assemblagestappen.

In zekere zin vervangt de geometrie de programmacode. Door de vorm van het kanaal te veranderen, verandert het bewegingsgedrag van de robot. Dit maakt het proces uitzonderlijk flexibel:

Wat dit in de praktijk betekent

De toepassingsmogelijkheden reiken veel verder dan laboratoriumdemonstrators. Omdat de structuren gemaakt zijn van flexibele en mogelijk biocompatibele materialen, zou de technologie nuttig kunnen zijn in chirurgische robotica, hulpapparaten en in de mens-machine interface.

In de geneeskunde zijn instrumenten denkbaar die zich doelgericht in het lichaam ontvouwen, zonder starre onderdelen die het weefsel zouden kunnen beschadigen. In de productie zouden grijpers breekbare voorwerpen kunnen hanteren zonder ze te beschadigen. En in de ondersteunende technologie zouden zachte exoskeletten of orthesen gemaakt kunnen worden die zich dynamisch aanpassen aan het lichaam van de drager.

Een proces met schaalbaarheid

Wat het proces onderscheidt van veel andere benaderingen is de schaalbaarheid. De printparameters - rotatiesnelheid, stroomsnelheid, geometrie van de spuitmondjes - kunnen softwarematig worden aangepast zonder dat de hardware hoeft te worden aangepast. Voor een nieuw ontwerp is geen nieuwe matrijs nodig, alleen nieuwe printparameters. Dit verkort de ontwikkelingscyclus aanzienlijk.

Kim Muntinga

Editor

Kim.Muntinga@galaxus.de

Mijn interesses zijn gevarieerd, ik geniet gewoon graag van het leven. Altijd op zoek naar nieuws over darten, gamen, films en series.

---

Nieuws en trends

Van de nieuwe iPhone tot de wederopstanding van de mode uit de jaren 80. De redactie categoriseert.

Alles tonen

Deze artikelen kunnen je ook interesseren