加利福尼亞(ya) 大學聖地亞(ya) 哥分校的研究人員已經使用3D打印技術生產(chan) 出了柔軟而靈活的行走“類昆蟲”機器人。用於(yu) 製造機器人的預算型增材製造技術可以降低3D打印軟機器人的入門成本，並為(wei) 該技術在對人類不安全的地方打開新的應用。

根據研究人員的說法，製造昆蟲機器人的主要挑戰之一是重建複雜的外骨骼結構力學。外殼需要提供多種功能，包括結構支撐、關(guan) 節靈活性和身體(ti) 保護，同時提供傳(chuan) 感、抓取和附著的功能表麵特征。

聖地亞(ya) 哥的研究小組觀察到，昆蟲四肢的活動能力是由剛性、柔性和梯度剛度元素的排列決(jue) 定的，而昆蟲的外骨骼是剛性和柔性機械部件的混合結構。因此，未來的迭代需要一種混合的構建方法，以便更好地反映它們(men) 所基於(yu) 的昆蟲模型。

最近，機器人專(zhuan) 家開始使用多材料3D打印，激光切割，層壓和壓鑄法，將身體(ti) 和四肢的適應性納入機器人設計中。這些製造技術也有缺點，因為(wei) 它們(men) 通常以獲取昂貴且耗時的製造工具為(wei) 代價(jia) ，這些工具提供了有限的材料選擇。

為(wei) 了使他們(men) 能夠以更節省成本的方式3D打印柔性和彈性外骨骼，研究團隊設計了一種新穎的混合方法，稱為(wei) 彈性骨骼打印。使用熔融沉積建模（FDM）3D打印機和標準的長絲(si) 材料（例如丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS））使該方法更便宜且更易於(yu) 使用。此外，新技術不同於(yu) 傳(chuan) 統方法，而是通過將3D剛性細絲(si) 直接打印到加熱的熱塑性薄膜上，來製造軟機器人。這種方法為(wei) 沉積的材料提供了靈活而堅固的基礎層，並能夠精確控製機器人體(ti) 內(nei) 關(guan) 節和支杆的剛度和特性。

在標準FDM 打印中，塑料絲(si) （例如ABS或聚乳酸（PLA））通過加熱噴嘴的孔口擠出，並沉積在平坦的打印表麵上。另一方麵，柔性骨架工藝使用改良的Prusa i3 MK3S或LulzBot Taz 6 FDM 3D打印機，將長絲(si) 直接沉積到加熱的熱塑性基礎層上。這導致沉積材料與(yu) 不可延伸的柔性基材之間的高粘結強度，從(cong) 而提高了抗疲勞性。柔性骨架打印的粘合過程也不需要額外的粘合劑或固化劑，因為(wei) 長絲(si) 在擠出過程中直接粘合到基礎層上。

為(wei) 了測試所生產(chan) 組件的強度和抗疲勞性，該團隊製造了具有均勻矩形幾何形狀的柔性梁。將每個(ge) 梁彎曲到恒定應力狀態，並保持該位置10秒鍾，以模擬機器人腿彎曲並固定在適當位置以支撐載荷的情況。然後，研究團隊通過拍攝未加載光束偏轉角的圖像來測量光束的蠕變角，該圖像是在測試前從(cong) 中立位置測量的。通過添加聚碳酸酯（PC）層，研究人員發現，他們(men) 能夠在300個(ge) 負載循環周期內(nei) 將3D打印光束的蠕變變形降低70％。