TPU (polyuréthane thermoplastique)Ce matériau possède des propriétés exceptionnelles telles que la flexibilité, l'élasticité et la résistance à l'usure, ce qui explique son utilisation répandue dans des composants clés des robots humanoïdes, comme les revêtements extérieurs, les mains robotiques et les capteurs tactiles. Vous trouverez ci-dessous des documents détaillés en anglais, extraits d'articles universitaires et de rapports techniques faisant autorité : 1. **Conception et développement d'une main robotique anthropomorphe utilisantMatériau TPU** > **Résumé** : Cet article présente des approches pour résoudre la complexité d'une main robotique anthropomorphe. La robotique est actuellement un domaine en plein essor, et l'objectif de reproduire les mouvements et comportements humains a toujours été une priorité. La main anthropomorphe est l'une des solutions pour imiter les opérations humaines. Cet article détaille le développement d'une main anthropomorphe à 15 degrés de liberté et 5 actionneurs, et aborde sa conception mécanique, son système de contrôle, sa composition et ses spécificités. La main possède une apparence anthropomorphe et peut réaliser des fonctions humaines, comme la préhension et la reproduction de gestes. Les résultats montrent que la main est conçue d'une seule pièce, ne nécessitant aucun assemblage, et qu'elle présente une excellente capacité de levage, grâce à sa composition en polyuréthane thermoplastique flexible.(TPU)Son élasticité garantit également la sécurité de la main lors des interactions avec les humains. Cette main peut être utilisée dans un robot humanoïde ou comme prothèse. Le nombre limité d'actionneurs simplifie le contrôle et allège la main. 2. **Modification d'une surface en polyuréthane thermoplastique pour la création d'une pince robotique souple par impression 4D** > L'une des pistes de développement de la fabrication additive à gradient fonctionnel est la création de structures imprimées en 4D pour la préhension robotique souple. Cette création est obtenue en combinant l'impression 3D par dépôt de fil fondu (FDM) avec des actionneurs en hydrogel souple. Ce travail propose une approche conceptuelle pour la création d'une pince robotique souple autonome en énergie. Celle-ci est composée d'un substrat support imprimé en 3D en polyuréthane thermoplastique (TPU) et d'un actionneur à base d'hydrogel de gélatine, permettant une déformation hygroscopique programmée sans recourir à des constructions mécaniques complexes. L'utilisation d'un hydrogel à base de gélatine à 20 % confère à la structure une fonctionnalité biomimétique robotique souple et assure la fonctionnalité mécanique intelligente et réactive de l'objet imprimé, grâce à sa capacité à réagir aux processus de gonflement en milieu liquide. La fonctionnalisation ciblée de la surface du polyuréthane thermoplastique sous atmosphère d'argon-oxygène pendant 90 secondes, à une puissance de 100 W et une pression de 26,7 Pa, facilite les modifications de son microrelief, améliorant ainsi l'adhérence et la stabilité de la gélatine gonflée à sa surface. Le concept mis en œuvre, consistant à créer des structures en peigne biocompatibles imprimées en 4D pour la préhension sous-marine macroscopique par robot souple, permet une préhension locale non invasive, le transport de petits objets et la libération de substances bioactives lors du gonflement dans l'eau. Le produit obtenu peut ainsi être utilisé comme actionneur biomimétique autonome, système d'encapsulation ou pour la robotique souple. 3. **Caractérisation des pièces extérieures d'un bras de robot humanoïde imprimé en 3D : différents motifs et épaisseurs** > Avec le développement de la robotique humanoïde, des revêtements extérieurs plus souples sont nécessaires pour une meilleure interaction homme-robot. Les structures auxétiques dans les métamatériaux constituent une voie prometteuse pour la création de ces revêtements. Ces structures possèdent des propriétés mécaniques uniques. L'impression 3D, et plus particulièrement la fabrication par dépôt de filament fondu (FFF), est largement utilisée pour créer de telles structures. Le polyuréthane thermoplastique (TPU) est couramment utilisé en FFF en raison de sa bonne élasticité. Cette étude vise à développer un revêtement extérieur souple pour le robot humanoïde Alice III en utilisant l'impression 3D FFF avec un filament TPU Shore 95A. > > L'étude a utilisé un filament TPU blanc avec une imprimante 3D pour fabriquer des bras de robot humanoïde imprimés en 3D. Le bras du robot a été divisé en avant-bras et bras. Différents motifs (pleins et rentrants) et épaisseurs (1, 2 et 4 mm) ont été appliqués aux échantillons. Après impression, des tests de flexion, de traction et de compression ont été réalisés afin d'analyser les propriétés mécaniques. Les résultats ont confirmé que la structure à retour se pliait facilement et nécessitait moins de contrainte. Lors des tests de compression, cette structure a mieux résisté à la charge que la structure pleine. Après analyse des trois épaisseurs, il a été confirmé que la structure à retour de 2 mm d'épaisseur présentait d'excellentes caractéristiques en termes de flexion, de traction et de compression. Par conséquent, ce modèle de 2 mm d'épaisseur est plus adapté à la fabrication d'un bras robotique humanoïde imprimé en 3D. 4. **Ces coussinets en TPU imprimés en 3D, imitant la peau douce, offrent aux robots un sens du toucher économique et très sensible** Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont mis au point une solution économique pour doter les robots d'un sens du toucher similaire à celui des humains : des coussinets souples imprimés en 3D faisant également office de capteurs de pression mécanique. Les capteurs tactiles robotiques contiennent généralement des circuits électroniques complexes et sont assez coûteux. Cependant, nous avons démontré qu'il est possible de fabriquer des alternatives fonctionnelles et durables à moindre coût. De plus, comme il suffit de reprogrammer une imprimante 3D, cette technique peut être facilement adaptée à différents systèmes robotiques. Le matériel robotique peut générer des forces et des couples importants ; il est donc essentiel qu'il soit parfaitement sûr, que ce soit pour une interaction directe avec les humains ou pour une utilisation en milieu humain. On s'attend à ce que la peau souple joue un rôle important à cet égard, car elle peut servir à la fois au respect des normes de sécurité mécanique et à la détection tactile. Le capteur de l'équipe est fabriqué à partir de coussinets imprimés en polyuréthane thermoplastique (TPU) sur une imprimante 3D Raise3D E2 standard. La couche extérieure souple recouvre une section creuse. Lorsque la couche extérieure est comprimée, la pression de l'air à l'intérieur varie en conséquence, permettant ainsi à un capteur de pression Honeywell ABP DANT 005, connecté à un microcontrôleur Teensy 4.0, de détecter les vibrations, le toucher et l'augmentation de la pression. Imaginez que vous souhaitiez utiliser des robots à peau souple pour assister le personnel hospitalier. Ils devraient être désinfectés régulièrement, ou leur peau devrait être remplacée régulièrement. Dans les deux cas, le coût est considérable. Cependant, l'impression 3D est un procédé très évolutif, permettant de fabriquer à moindre coût des pièces interchangeables, faciles à fixer et à retirer du corps du robot. 5. **Fabrication additive de réseaux pneumatiques en TPU pour actionneurs robotiques souples** > Cet article étudie la fabrication additive (FA) du polyuréthane thermoplastique (TPU) dans le cadre de son application en tant que composants robotiques souples. Comparé à d'autres matériaux élastiques utilisés en FA, le TPU présente des propriétés mécaniques supérieures en termes de résistance et de déformation. Par frittage laser sélectif, des actionneurs pneumatiques de flexion (réseaux pneumatiques) sont imprimés en 3D comme étude de cas en robotique souple et évalués expérimentalement en fonction de leur déflexion sous pression interne. Les fuites dues à l'étanchéité à l'air sont observées en fonction de l'épaisseur minimale de paroi des actionneurs. Pour décrire le comportement des robots souples, il est nécessaire d'intégrer des descriptions de matériaux hyperélastiques dans les modèles de déformation géométrique, qui peuvent être, par exemple, analytiques ou numériques. Cet article étudie différents modèles pour décrire le comportement en flexion d'un actionneur robotique souple. Des essais mécaniques sont appliqués pour paramétrer un modèle de matériau hyperélastique afin de décrire un polyuréthane thermoplastique fabriqué par impression 3D. Une simulation numérique basée sur la méthode des éléments finis est paramétrée pour décrire la déformation de l'actionneur et comparée à un modèle analytique récemment publié pour un actionneur similaire. Les prédictions des deux modèles sont comparées aux résultats expérimentaux de l'actionneur robotique souple. Bien que le modèle analytique présente des écarts plus importants, la simulation numérique prédit l'angle de flexion avec des écarts moyens de 9°, malgré un temps de calcul nettement plus long. Dans un environnement de production automatisé, la robotique souple peut contribuer à la transformation des systèmes de production rigides vers une fabrication agile et intelligente.
Date de publication : 25 novembre 2025