由于3D打印的軟體機器魚是一體化成型的,省去了硅膠或者PDMS灌注的過程,也縮短了結構改進的時間,因此對于成型質量有著很高的要求。這里判斷成型質量的好壞除了從外觀上的直觀感受,還有一個重要的參數就是TPU基體VHB介電薄膜的粘附程度。雖然VHB本身對物體有著很強的粘附力,但是由于薄膜受到預拉伸產生巨大的收縮應力,一旦VHB從基體上脫落,那么軟體魚就處于失效狀態。
將VHB跟TPU基體粘結的方式主要由三種:直接粘合、高溫打印粘合、小口徑打印粘合。由于VHB自身粘附力不夠,直接粘合的方式不可取,雖然加入粘合膠水可能會黏上,但是會大大影響薄膜的驅動效果。高溫打印粘合顧名思義是需要高溫快速打印,高溫下的TPU流動性更好,從噴嘴出來后的TPU在溫度差不大的情況下可以嵌入VHB表面以下。小口徑打印可以讓出絲更細,每層相同大小的面積下,絲料堆積的更多,接觸的摩擦面積也越大,這樣同樣利于粘合效果。因此,經過多次的對比實驗,最終采用的參數設置是:打印溫度為240℃,噴嘴口徑為0.3mm,打印速度為80mm/min,層厚設置為0.2mm,不需要底墊支撐。
待打印完成后我們需要對軟體魚的游動狀態進行測試,這里主要采用外置的高壓電源(Trek 610E)提供電壓動力,函數發生器(AT810 LCR)提供電壓波形,測試的設定參數為電壓、波形和頻率。值得注意的一點是連接線高壓端需要保護起來,避免游動時與水接觸,因此在軟體魚的高壓線末端套上了硅膠薄膜和絕緣線,選擇的高壓線為細銅絲,盡量減少軟體魚在游動過程中的牽引線阻力。當軟體魚按照既定的游動軌跡游泳時,逐漸從0開始增加頻率和電壓,調整至較佳的運動水平。從實驗效果來看,電壓6KV,正弦波,頻率5Hz,軟體魚的游動保持著穩定水平。
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