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克服軟體機器人「氣動腔室」製造瓶頸:從傳統翻模轉向FAM矽膠3D列印的關鍵優勢

  • 4天前
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已更新:3天前

在軟體機器人的研發路徑上,核心挑戰在於其「連續形變」能力。與傳統剛性機器人不同,軟體機器人的運動控制不依賴機械關節,而是由材料本身的應變分布決定。當開發者透過內部氣動腔室驅動變形時,結構設計的精密度直接決定了執行器的動作達成率。


要在矽膠內部構建出複雜的精密空腔,研發團隊通常需在「傳統翻模」與「矽膠3D列印」之間進行權衡。San Draw憑藉專利的FAM(Fluid Additive Manufacturing,流體積層製造技術),為研發端提供了超越傳統極限的解決方案。


Silicone Pneumatic Grippers
矽膠氣動夾爪

1. 突破物理模芯的脫模限制:實現複雜內腔

軟體機器人的氣動執行器為達成複雜的扭轉或仿生動作,內部通道往往呈現非線性或具備多個分支小氣室。


  • 傳統翻模製程的侷限:

傳統翻模必須仰賴實體模芯預留內部空間。當流道設計趨於曲折或細長時,固化後的矽膠會產生幾何干涉,導致模芯極難在不損壞零件的前提下完整取出。為了遷就脫模,設計者常被迫簡化結構,或改採多段翻模再進行「二次黏接」,這不僅增加了工序,更會產生接縫弱點,提高漏氣風險。


  • FAM技術的解決方案:

San Draw的FAM流體積層製造技術是專為LSR與RTV矽膠設計,能精準控制高黏度材料的流動與層疊過程。搭配SP65水溶性支撐材,可直接列印具備封閉幾何的複雜內腔。列印後僅需透過微小孔徑溶解支撐材,完全繞過拔模角度的物理限制,確保精密流道一體成型。


Soft Pneumatic Actuators
多腔氣囊

2. 提升設計迭代效率:從模具開發轉向參數驗證

軟體機器人具備「材料即驅動」的特性,其動態表現極難單靠電腦模擬精準預測。實務上,壁厚分布若存在僅0.5mm的微小偏差,在氣壓驅動下就會因應力不均而被放大,導致最終運動軌跡偏離設計預期。


  • 傳統翻模的研發瓶頸:

在變形效果難以單靠模擬預測的前提下,「實體原型測試」是研發的必經過程。若採用翻模工法,每次針對結構的微調(如微調壁厚)都需重新開發模具。高昂的開模成本與數週的等待時間,往往限制了開發者嘗試創新結構或複雜幾何的空間。


  • FAM矽膠3D列印的優勢:

FAM矽膠3D列印技術將研發重點從「工具開發」轉向「功能驗證」。透過San Draw專屬的FAMufacture切片軟體,團隊能針對壁厚、結構特徵或材料硬度進行精確調校,並在數小時內取得實體原型。這種快速回饋循環讓研發人員能透過實物迭代,快速找出最優化的形變控制方案。



3. 高頻驅動下的材料可靠性與結構完整性

軟體執行器在運作中需承受數以萬計的充氣與洩壓循環,這對材料的抗疲勞能力與系統氣密性是極大的考驗。


  • 100%級純矽膠的優勢:

不同於市面上常見、韌性不足且易脆裂的光固化矽膠樹脂,San Draw設備使用100%純矽膠。這類材料具備優異的回彈性與抗撕裂強度,能確保執行器在經歷數次循環負載後,仍能維持原有的幾何形狀,有效避免永久性的塑性形變。


  • 一體化成型:

FAM技術實現了複雜空腔的一體化成型,消除了傳統翻模製程中常見的二次黏接工序。這種構造從根本上移除了接縫弱點,顯著降低在高壓驅動下發生應力集中、局部滲漏或結構爆裂的風險。


Robot Tire

結論

在軟體機器人的開發過程中,製造技術的選擇決定了創新的邊界。傳統翻模工法雖適合大規模生產,但在研發階段,其物理限制往往成為開發複雜結構時的障礙。


San Draw致力於提供完整的矽膠增材製造解決方案。透過專利FAM(流體積層製造技術)與高品質矽膠材料的整合,我們協助研發團隊克服氣動腔室的製造瓶頸。當製造不再是限制想像力的門檻,最具前瞻性的軟體機器人設計將能更快速地從數位模型走向現實應用。

 
 
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