Robotique souple avec TPU 60A : impression 3D plus flexible, plus puissante, sans silicone grâce à Filaflex
Robotique souple avec TPU 60A : impression 3D plus flexible, plus puissante, sans silicone grâce à Filaflex
Oubliez les moules en silicone salissants et les TPU rigides. Cette étude innovante de l’université des ciences avancées de Kyoto démontre que les TPU hautement flexibles 60A et 70A peuvent être imprimés en 3D avec des résultats remarquables — permettant de créer des préhenseurs plus puissants, plus souples et beaucoup plus rapides à produire que les conceptions classiques en robotique souple.
Le problème : les moules en silicone et le TPU rigide nous freinent
Pendant des années, les préhenseurs souples ont reposé sur le moulage silicone — une méthode dépassée, chronophage et fragile, impliquant des moules complexes et de longs temps de durcissement. Bien que l’impression 3D FDM ait émergé comme alternative, la majorité des applications utilisent du TPU 85A, souvent trop rigide pour des performances optimales en robotique souple.
La percée : TPU 60A et 70A comme matériaux FDM réellement viables
Cette étude prouve que des matériaux flexibles comme Filaflex 60A et 70A peuvent être imprimés avec succès sur une imprimante standard type Prusa MK4, permettant de réaliser des géométries complexes comme des soufflets pneumatiques. Les résultats surpassent largement les méthodes basées sur la silicone en termes de flexibilité et de durabilité.
Chaque préhenseur a été imprimé en environ 10 heures — sans moules ni durcissement.
Des performances remarquables : force, flexibilité, polyvalence
- Force brute : Le préhenseur en TPU 60A a soulevé 1297 g (une bobine complète de filament), contre seulement 230 g pour son équivalent en silicone.
- Flexibilité : À 200 kPa, le préhenseur en TPU 60A a atteint un angle de flexion de 104°, le 70A 81°, tandis que le 85A n’atteignait que 42°.
- Polyvalence : Grâce à son design triangulaire pneumatique, ce même préhenseur peut saisir aussi bien un œuf fragile de 55 g qu’un outil lourd.
La recette technique : modèle hyperélastique de Yeoh (3e ordre)
Pour fournir aux ingénieurs un outil de simulation prêt à l’emploi, l’équipe a validé le modèle hyperélastique de Yeoh, 3e ordre comme étant le plus précis pour simuler le comportement du TPU 60A/70A dans les logiciels FEA. Avec une marge d’erreur de seulement 6°, ce modèle permet un prototypage numérique fiable, tout en réduisant les essais physiques et le gaspillage de matériau.
Conclusion : une nouvelle ère pour la robotique souple, portée par Filaflex
Cette étude démontre que des matériaux comme Filaflex 60A et 70A ne sont pas seulement imprimables en 3D : ils surpassent largement la silicone sur presque tous les aspects. Force accrue, meilleure flexion et production rapide sans moules en font la solution idéale pour la prochaine génération de systèmes robotiques souples.
L’avenir de la robotique flexible n’est pas moulé… il est imprimé.
Source
“Materials and Methods for Designing 3D-Printed Soft Robot Grippers in Low-Hardness TPU (60A–70A)”
Khalid Meitani, Sajid Nisar. IEEE Access, Vol. 13, 2025.
DOI : 10.1109/ACCESS.2025.3642169