O robô de código aberto com impressão em 3D oferece solução acessível para síntese de materiais

Uma equipe de pesquisadores liderados pelo professor Keisuke Takahashi na Faculdade de Ciências da Universidade de Hokkaido, criou fluido (líquido fluido utilizando dispositivo interativo), um sistema robótico de código aberto construído usando uma impressora 3D e componentes eletrônicos prontos para uso.

Para demonstrar as capacidades da Fluid, a equipe usou 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 aproveitando a eletrônica comumente disponível, tornou-se possível construir um robô funcional personalizado para um conjunto específico de necessidades em uma fração dos custos normalmente associados a robôs que estão disponíveis comercialmente”, disse Mikael Kuwahara, o principal autor do estudo.

O hardware da Fluid compreende quatro módulos independentes, cada um equipado com uma seringa, duas válvulas, um motor servo para controle da válvula e um motor de passo para controlar com precisão o êmbolo da seringa. Cada módulo também possui um sensor de parada final para detectar a posição máxima de preenchimento da seringa. Esses módulos são conectados a placas de microcontrolador que recebem comandos de um computador via USB.

O sistema também inclui software que permite que os usuários controlem as funções do robô, como ajustes de válvula e movimentos de seringa e fornecem atualizações de status em tempo real e dados do sensor.

Os pesquisadores disponibilizaram os arquivos de design abertamente para que os pesquisadores do mundo possam replicar ou modificar o robô de acordo com suas necessidades experimentais específicas.

Ao fornecer uma alternativa de código aberto e impressão em 3D aos robôs comerciais caros, o Fluid pode permitir que uma comunidade mais ampla de pesquisadores se envolva em experimentação automatizada em ciência de materiais.

Isso pode ser particularmente benéfico para pesquisadores em ambientes de recursos limitados ou para cientistas que se concentram em áreas de nicho onde soluções comerciais podem não estar prontamente disponíveis ou econômicas. Com um design personalizável que pode ser impresso usando componentes comerciais, eles podem realizar experimentos sofisticados sem investimento significativo de capital.

“Essa abordagem visa democratizar a automação na síntese de materiais, fornecendo aos pesquisadores uma solução prática e econômica para acelerar a inovação na ciência dos materiais”, explicou Takahashi.

Olhando para o futuro, os pesquisadores planejam integrar sensores adicionais para monitorar outros parâmetros, como temperatura e pH. Isso expandirá a capacidade do robô de lidar com uma variedade maior de reações químicas, incluindo mistura de polímeros e síntese orgânica.

O software também será desenvolvido para incluir recursos como gravação macro para otimizar tarefas repetitivas e melhorar o registro de dados para melhorar a reprodutibilidade experimental e a análise de dados.