研究人員開發出無需物理接觸的系統 新系統使用聲學懸浮組裝零件

西班牙納瓦拉公立大學研究人員開發出一種使用聲學操作就可組裝物體而無需物理接觸的系統“LeviPrint”。該系統產生的聲場可捕獲小顆粒、膠滴甚至細長的棒狀零件，在它們懸浮時對其進行操縱和重新定向。簡而言之，它是一個使用非接觸式操作制造3D結構的全功能系統。

西班牙納瓦拉公立大學智能城市研究所首席研究員阿西爾·馬佐表示，與零件和機器直接接觸的常規裝配和制造技術不同，所謂聲學操縱，用于在裝配過程中保持“零物理接觸”，同時定位和定向零件。

研究人員稱，系統可操作小的、易碎的零件以及液體或粉末，從而使工藝更加通用。機械手不接觸材料也使交叉污染更少。此外，它使利用傳統3D打印無法實現的制造技術成為可能，例如在現有零件上添加元素或從外部實現封閉容器的內部制造。

研究人員之前已實現了小顆粒和液滴的懸浮，但從未成功對細長物體定位和定向。新成果允許使用段、棒或梁來快速、非接觸式地制造堅固、輕質和復雜的結構。

此次使用的技術包括一種用紫外線固化的膠水，系統使用聲學懸浮器來捕獲由注射器分配的膠水滴，液滴懸浮至需添加的下一部分位置。系統拾取一個片段或顆粒，將其放置在與膠水接觸的先前片段的旁邊，并使用紫外線干燥膠水，以便將新部件連接到結構上。

超聲波場也可穿過織物、網眼和其他材料。研究人員通過一個小開口從外部懸浮材料，進而在瓶子內建造了一艘船。研究人員指出，如果系統能夠在水性介質中運行，那它就可在細胞培養基甚至生物體內組裝復雜的結構。

總編輯圈點

在演示中你可以看到，那些微小的零件就像被施了哈利·波特的懸浮咒，“四面不沾”地飄浮在空氣中等待被一點點加工。實際上，它們置身于一個超聲波場中，研究團隊設計的機械臂和液體分配器相結合的懸浮器，能夠以非接觸方式對小零件進行操作。更值得一提的是，由于此次定位和定向實現了前所未有的精確，這個懸浮器能制造出相當復雜的物體。(科技日報記者 張夢然)