Dieser VR-Handschuh aus dem 3D-Drucker hat künstliche Muskeln
Forschende arbeiten an einem VR-Handschuh, der maßgeschneidert aus dem 3D-Drucker kommen soll – ausgestattet mit künstlichen Muskeln.
Die ETH Zürich forscht gemeinsam mit der Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) an einem neuartigen Virtual Reality-Handschuh. Der soll weitgehend automatisch in einem 3D-Druckverfahren hergestellt werden, wodurch eine auf Benutzer:innen maßgeschneiderte Anpassung möglich sein soll.
Forschende wollen haptischen VR-Handschuh drucken
In einem vierjährigen Projekt namens „Manufhaptics“ wollen die Forschenden einen haptischen Handschuh fertigen, der virtuelle Welten greifbar macht. Der Unterschied zu aktuellen VR-Handschuhen wie dem Manus Metaglove ist, dass Manufhaptics aus völlig neuen Materialien bestehen wird. Das ist nötig, da sämtliche Bauteile automatisiert im 3D-Drucker herstellbar sein sollen.
Die Forschenden wollen drei verschiedene Arten von Aktuatoren in den Handschuh integrieren, um virtuelle Oberflächen fühlbar und Objekte greifbar zu machen. Sie sollen auf der Unterseite der Finger Noppen hervorbringen, die die Textur einer Oberfläche nachbilden und damit spürbar machen.
Für das Gefühl der Berührung sollen Millimeter-große, hydraulisch verstärkte elektrostatische Aktoren sorgen. | Bild: Empa
Dazu werden um die Fingergelenke elektrostatische Bremsen angebracht, um den Handschuh versteifen und Gelenke zu blockieren. Damit sollen große, feste Objekte, die beim Berühren Widerstand erzeugen, simuliert werden.
Als dritte Art kommen dielektrische, elastische Aktuatoren (DEA) ins Spiel. Sie werden auf dem Handrücken eingesetzt und raffen die Außenhaut des Handschuhs zusammen, damit er optimal anliegt. Zudem können sie Druck auf die Handoberfläche ausüben.
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Forschung an neuen Materialien für VR-Handschuh
„Diese elastischen Polymere reagieren auf elektrische Felder und ziehen sich zusammen, wie ein Muskel“, erklärt Dorina Opris, Leiterin der Forschungsgruppe. „Aber sie können auch als Sensor dienen, eine äußere Kraft aufnehmen und daraus einen elektrischen Impuls erzeugen. Wir denken auch daran, sie zur lokalen Energieerzeugung einzusetzen. Aus Bewegung kann so überall Strom entstehen.“
The electroactive polymer supposedly has a similar consistency to hand cream. Artificial muscles could simply be 3D printed. | Bild: Empa
Bis zu tausend feine Schichten aus dem 3D-Drucker sollen übereinandergelegt werden, elektroaktives Polymer und eine Strom leitende Schicht im Wechsel. Die zwei dafür nötigen Tinten müssen die passende Konsistenz haben, um aus der 3D-Drucker-Düse zu fließen.
„Es soll leicht aus dem Drucker kommen und dann formstabil auf der Unterlage stehen bleiben“, so Empa-Forscher Patrick Danner. Die Materialeigenschaften sollen der einer Handcreme ähneln.
Tazio Pleji von der ETH Zürich konnte das Material bereits erfolgreich in seinem 3D-Drucker zu mehreren Schichten verarbeiten. Die angepeilten tausend Schichten sind aber noch lange nicht erreicht. Bislang seien es etwa zehn und der künstliche Muskel funktioniere noch nicht zufriedenstellend. Dennoch sind die Forschenden zuversichtlich, als weltweit erstes Forschungsteam einen VR-Handschuh aus dem 3D-Drucker herzustellen.
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