un robot de código abierto impreso en 3D ofrece una solución accesible para la síntesis de materiales
Solución práctica y rentable para acelerar la innovación en ciencia de materiales
FLUID, un robot de código abierto impreso en 3D, ofrece una solución asequible y personalizable para la síntesis automatizada de materiales, lo que pone la investigación avanzada al alcance de más científicos. Un equipo de investigadores dirigido por el profesor Keisuke Takahashi, de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Hokkaido, ha creado FLUID (Flowing Liquid Utilizing Interactive Device), un sistema robótico de código abierto construido con una impresora 3D y componentes electrónicos comerciales.
Diferentes vistas del sistema robótico de código abierto FLUID (Flowing Liquid Utilizing Interactive Device): (a) vista frontal; (b) vista trasera; (c) vista trasera con el cableado del circuito de control al descubierto; y (d) vista lateral.
Mikael N. Kuwahara, et al. ACS Applied Engineering Materials. April 9, 2025
Para demostrar las capacidades de FLUID, el equipo utilizó el robot para automatizar la coprecipitación de cobalto y níquel, creando materiales binarios con precisión y eficacia. "Adoptando el código abierto, utilizando una impresora 3D y aprovechando los componentes electrónicos disponibles en el mercado, ha sido posible construir un robot funcional adaptado a unas necesidades concretas por una fracción del coste que suelen tener los robots disponibles en el mercado", explica Mikael Kuwahara, autor principal del estudio.
El hardware de FLUID consta de cuatro módulos independientes, cada uno equipado con una jeringa, dos válvulas, un servomotor para controlar las válvulas y un motor paso a paso para controlar con precisión el émbolo de la jeringa. Cada módulo dispone también de un sensor de fin de carrera para detectar la posición máxima de llenado de la jeringa. Estos módulos están conectados a placas de microcontroladores que reciben órdenes de un ordenador a través de USB. El sistema también incluye un software que permite a los usuarios controlar las funciones del robot, como los ajustes de la válvula y los movimientos de la jeringa, y proporciona actualizaciones de estado y datos de los sensores en tiempo real.
Los investigadores han hecho públicos los archivos de diseño para que los investigadores de cualquier parte del mundo puedan reproducir o modificar el robot según sus necesidades experimentales específicas. Al ofrecer una alternativa de código abierto e imprimible en 3D a los costosos robots comerciales, FLUID podría permitir a una comunidad más amplia de investigadores realizar experimentos automatizados en ciencia de materiales.
Esto podría ser especialmente beneficioso para los investigadores que trabajan en entornos con recursos limitados o para los científicos que se centran en nichos de mercado en los que las soluciones comerciales pueden no estar disponibles o no ser rentables. Con un diseño personalizable que puede imprimirse utilizando componentes comerciales, pueden llevar a cabo experimentos sofisticados sin una inversión de capital significativa.
"Este enfoque pretende democratizar la automatización en la síntesis de materiales, proporcionando a los investigadores una solución práctica y rentable para acelerar la innovación en la ciencia de materiales", explicó Takahashi.
De cara al futuro, los investigadores planean integrar sensores adicionales para controlar otros parámetros, como la temperatura y el pH. Esto ampliará la capacidad del robot para manejar una mayor variedad de reacciones químicas, como la mezcla de polímeros y la síntesis orgánica. También se seguirá desarrollando el software para incluir funciones como la grabación de macros para agilizar las tareas repetitivas y un registro de datos mejorado para mejorar la reproducibilidad experimental y el análisis de datos.
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Publicación original
Mikael Kuwahara, Yoshiki Hasukawa, Fernando Garcia-Escobar, Satoshi Maeda, Lauren Takahashi, Keisuke Takahashi; "Development of an Open-Source 3D-Printed Material Synthesis Robot FLUID: Hardware and Software Blueprints for Accessible Automation in Materials Science"; ACS Applied Engineering Materials, 2025-4-8
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