Projektbeschreibung
Fortschrittliche bioinspirierte Grenzflächen mit abstimmbarer Haftung auf der Grundlage dynamischer Mikrovibrationen
Die Fähigkeit, Objekte genauso gut oder besser als der Mensch zu greifen, zu heben und zu platzieren, stellt einen wachsenden Bedarf in einer zunehmend automatisierten Welt dar, deren Anwendungen von der Weltraumforschung bis hin zu Robotern in Fabrikhallen reichen. Die meisten bioinspirierten Klebeflächen wurden mit dem Schwerpunkt auf weitgehend statischen, makroskopischen Klebeeigenschaften konzipiert. Im EU-finanzierten Projekt SURFACE wird das Potenzial von Mikrovibrationen untersucht, um die Adhäsionskraft an weichen Grenzflächen so einzustellen, dass eine noch nie dagewesene Leistungsfähigkeit erzielt wird. Im Rahmen des Projekts wird die Adhäsion unter Mikrovibrationsanregung mithilfe eines kombinierten numerischen und experimentellen Ansatzes erforscht. Die Ergebnisse werden die optimale Oberflächentopographie und die dynamische Mikrovibration aufzeigen, die erforderlich sind, um die Leistung über den Stand der Technik hinaus zu verbessern.
Ziel
Macroscopic adhesion is of utmost importance in key technologies such as soft and climbing robots, aerospace grasping technologies, human-robot interactions, pick-and-place manipulators. Commonly, bioinspired adhesives interfaces have been characterized from a quasi-static perspective, neglecting the effect of dynamic excitations. Nevertheless, recent observations suggest that added micro-vibrations may be exploited to strongly enhance and rapidly tune macroscopic adhesion. By exploiting the multiplicative coupling between geometric- and viscoelastic vibration-induced enhancements of macroscopic adhesion, SURFACE aims at designing future soft interfaces with unprecedented and tuneable adhesion strength. To this end, I aim to: (i) develop highly efficient numerical tools for studying adhesion of patterned soft surfaces under micro-vibration excitation, (ii) unveil the coupling effect between topography and viscoelasticity that determine the interfacial strength and toughness (iii) design optimal surface topography and excitation for macroscopic adhesion tuning, by exploiting artificial intelligence models to unveil new mechanisms for adhesion enhancement, (iv) prove the adhesive performance reached, by experimentally testing high-resolution 3D printed interfaces with the desired topography and superposed micro-vibrations. So far, the adhesive performance of bioinspired patterned interfaces has been limited by manufacturing capabilities at the micro/nanoscale. SURFACE ground-breaking approach aims at exploiting dynamics excitation to outperform state-of-the-art adhesive interfaces. By exploiting artificial intelligence models, SURFACE aims at revealing new mechanisms for adhesion enhancement, which lay beyond our intuition. Rapidly tuneable strong adhesive interfaces have the potential to revolutionize cutting-edge technologies based on soft adhesive interfaces that require to move and place objects quickly and with accuracy.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligence
- engineering and technologymaterials engineering
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringrobotics
- engineering and technologymechanical engineeringmanufacturing engineeringadditive manufacturing
- natural sciencesmathematicsapplied mathematicsnumerical analysis
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedGastgebende Einrichtung
70126 Bari
Italien