Robot Tape Manipulation for 3D Printing

要約

3D プリンティングにより、フィラメント、シート、インクなどのさまざまな形状の材料を使用したさまざまなアプリケーションが可能になりました。
通常、3D プリンティング中、原材料は個別の構成要素に変換され、個別のオブジェクトの操作と組み立てと同様に、指定された場所に配置または堆積されます。
しかし、連続した柔軟なテープ (フィラメントとシートの間の形状を持つ) を破損や変形なく 3D プリントすることは、依然として研究不足であり、課題です。
ここでは、2 つのエンドポイント間のテープに形成される張力を利用して 3D プリンティング用のロボットによるテープ操作を実現する、カスタマイズされたエンドエフェクター、つまりテープ プリント モジュール (TPM) の設計と実装について報告します。
回路やセンサーなどのさまざまな電子用途に導電性銅テープを利用しながら、代表的な 2D および 3D 構造を製造する実現可能性を紹介します。
私たちは、この操作戦略が、包装用テープや炭素繊維プリプレグテープなど、製造用の他のテープ材料の可能性を解き放ち、ロボット操作、3D プリンティング、およびパッケージングのための新しいメカニズムを生み出す可能性があると信じています。

要約(オリジナル)

3D printing has enabled various applications using different forms of materials, such as filaments, sheets, and inks. Typically, during 3D printing, feedstocks are transformed into discrete building blocks and placed or deposited in a designated location similar to the manipulation and assembly of discrete objects. However, 3D printing of continuous and flexible tape (with the geometry between filaments and sheets) without breaking or transformation remains underexplored and challenging. Here, we report the design and implementation of a customized end-effector, i.e., tape print module (TPM), to realize robot tape manipulation for 3D printing by leveraging the tension formed on the tape between two endpoints. We showcase the feasibility of manufacturing representative 2D and 3D structures while utilizing conductive copper tape for various electronic applications, such as circuits and sensors. We believe this manipulation strategy could unlock the potential of other tape materials for manufacturing, including packaging tape and carbon fiber prepreg tape, and inspire new mechanisms for robot manipulation, 3D printing, and packaging.

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