أحدث الأخبار مع #EMPA
خبرني
٢٦-٠٤-٢٠٢٥
- علوم
- خبرني
في تجربة غير مسبوقة.. روبوتات طائرة تشيّد ناطحات السحاب مستقبلاً
خبرني - أكد باحثون بريطانيون أن الروبوتات الطائرة قادرة على بناء ناطحات سحاب مذهلة كبرج خليفة في الإمارات العربية المتحدة، أو مبنى إمباير ستيت في نيويورك، وذلك من خلال الوصول إلى ارتفاعات ومواقع كانت تُعتبر مستحيلة في السابق. وتستكشف الدراسة، التي أجرتها إمبريال كوليدج لندن وجامعة بريستول، كيف يمكن للطائرات بدون طيار إجراء ترسيب المواد في الهواء بشكل مستقل - وهي عملية تُعرف باسم التصنيع الإضافي الجوي (Aerial AM) - ما يمثل خطوة مهمة إلى الأمام في تكنولوجيا البناء الجوي، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ". ويوفر هذا النهج، الذي يستخدم الروبوتات الجوية لمهام بناء غير محدودة، مزايا مميزة، بما في ذلك قابلية التوسع في الارتفاعات، والوصول إلى المواقع التي يصعب الوصول إليها، والإصلاحات السريعة عند الطلب. ووفقاً للعلماء، تهدف هذه التقنية إلى مواجهة تحديات الإسكان والبنية التحتية العالمية العاجلة، باستخدام روبوتات جوية مزودة بأجهزة تحكم متطورة، قادرة على التغلب على قيود أساليب البناء التقليدية والروبوتات الأرضية. وعلى عكس أساليب البناء التقليدية أو الأنظمة الأرضية، تعمل الروبوتات الجوية ضمن نطاق عملٍ مفتوح، ما يُمكّنها من البناء على ارتفاعاتٍ أعلى والتنقل في تضاريسٍ معقدةٍ أو يصعب الوصول إليها، والتي لا تستطيع الطرق التقليدية الوصول إليها، سواءً في الجبال أو على أسطح المنازل أو في مناطق الكوارث أو حتى على الكواكب البعيدة. وعلاوةً على ذلك، لا تتطلب هذه الروبوتات موقع بناء ثابت، ويمكن نشرها في أسراب، وتوفر مرونةً وقابليةً للتوسع بشكل استثنائي، وفي الوقت نفسه، يُمكنها تقليص مسافات النقل، وخفض استهلاك المواد، وجعل مواقع البناء أكثر أماناً بشكلٍ ملحوظ. مهام واسعة النطاق ولدعم هذا النهج الناشئ، قدّم الباحثون إطار عملٍ للاستقلالية مُصمّم خصيصاً للتصنيع الإضافي الجوي، مُعالجاً تحدياتٍ رئيسيةً مثل تنسيق الطيران، وترسيب المواد بدقة، وقابلية التوسع لمهام البناء واسعة النطاق. ويقول الدكتور بشاران بهادير كوجر، والمحاضر في كلية الهندسة المدنية والفضائية والتصميمية بجامعة بريستول والمؤلف المشارك في الدراسة: "على الرغم من التطورات الواعدة، لا يزال استخدام الروبوتات الجوية في مشاريع البناء المستقلة واسعة النطاق في مراحله الأولى، وتشمل العقبات الرئيسية متانة المواد، وأنظمة تحديد المواقع للبيئات الخارجية، والتنسيق بين الوحدات الجوية المتعددة". وتُستخدم الأذرع الروبوتية وجسور الطباعة ثلاثية الأبعاد بالفعل في مواقع البناء، ولكنها عادةً ما تكون أنظمة أرضية ثقيلة ذات قدرة حركة محدودة. وتواجه هذه الأنظمة صعوبة في الأداء على التضاريس غير المستوية أو على المرتفعات، حيث تُعد المرونة أمراً بالغ الأهمية. ويُضيف كوجر: "إن معالجة هذه التحديات ضرورية لإطلاق العنان لكامل إمكانات التصنيع الجوي الإضافي في التطبيقات العملية، ومع ذلك، فقد أظهرت العروض التوضيحية المبكرة للتصنيع الجوي الإضافي قدرات مثل الإصلاحات السريعة عند الطلب وتقنيات التجميع المعيارية، مما يمهد الطريق لاعتماد أوسع في مختلف الصناعات". تجارب عملية وتُختبر هذه التقنية حالياً في DroneHub بسويسرا، التابعة للمختبرات الفيدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد (EMPA)، مما يوفر أول منصة اختبار عملية لآلات البناء الطائرة خارج المختبر. ذلك وتُعدّ الروبوتات الجوية مُناسبة بشكل خاص للإغاثة من الكوارث، لا سيما في المناطق المُدمرة أو المُغمورة التي يصعب على المركبات التقليدية الوصول إليهان ويُمكنها نقل مواد البناء وبناء ملاجئ الطوارئ بشكل ذاتي.
خبرني
١٣-٠٣-٢٠٢٥
- صحة
- خبرني
باحثون يصنعون عضلات باستخدام الطابعة
خبرني - يعمل فريق من الباحثين من المختبرات الفدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد "إمبا" (EMPA) على عضلات مصنوعة من مواد لينة. والآن، ولأول مرة، طوروا طريقة لإنتاج هذه المكونات المعقدة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. لا تقتصر العضلات الاصطناعية على تحريك الروبوتات فحسب، بل قد تتمكن يوما ما من دعم الأشخاص في العمل أو أثناء المشي أو استبدال الأنسجة العضلية المصابة. ومع ذلك، فإن تطوير عضلات اصطناعية تُضاهي العضلات الحقيقية يُمثل تحديا تقنيا كبيرا. لمواكبة نظيراتها البيولوجية، يجب ألا تكون العضلات الاصطناعية قوية فحسب، بل مرنة وناعمة أيضا. تُسمى العضلات الاصطناعية في جوهرها بـ"المحركات"، وهي مكونات تُحوّل النبضات الكهربائية إلى حركة. تُستخدم هذه المحركات أينما يتحرك شيء ما بضغطة زر، سواء في المنزل أو في محرك السيارة أو في المنشآت الصناعية المتطورة. ومع ذلك، لا تتشابه هذه المكونات الميكانيكية الصلبة مع العضلات كثيرا حتى الآن. تتكون ما تسمى بالمحركات المرنة العازلة "دي إي إيه" (DEA) من مادتين مختلفتين مصنوعتين من السيليكون: مادة قطب كهربائي موصلة، ومادة عازلة غير موصلة. وتتشابك هذه المواد في طبقات. يقول الباحث في "إمبا" باتريك دانر "يشبه الأمر تشبيك أصابعك". عند تطبيق جهد كهربائي على الأقطاب الكهربائية، ينقبض المُشغل كالعضلة. وعند انقطاع الجهد، يعود إلى وضعه الأصلي، وفق تصريحاته التي نقلها موقع يوريك أليرت. ونشرت دراسة الباحثين في مجلة تقنيات المواد المتقدمة. يعلم دانر أن طباعة مثل هذا الهيكل بطابعة ثلاثية الأبعاد ليست بالأمر الهين. فرغم اختلاف خصائصهما الكهربائية بشكل كبير، يجب أن تتصرف المادتان اللينتان بشكل متشابه للغاية أثناء عملية الطباعة. يجب ألا تختلطا، بل يجب أن تظلا متماسكتين في المُشغل النهائي. يجب أن تكون "العضلات" المطبوعة لينة قدر الإمكان حتى يُحدث التحفيز الكهربائي التشوه المطلوب. يُضاف إلى ذلك المتطلبات التي يجب أن تلبيها جميع المواد القابلة للطباعة الثلاثية الأبعاد، حيث يجب أن تسيل تحت الضغط حتى يُمكن إخراجها من فوهة الطابعة.
الجزيرة
١٣-٠٣-٢٠٢٥
- صحة
- الجزيرة
باحثون يصنعون عضلات باستخدام الطابعة
يعمل فريق من الباحثين من المختبرات الفدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد "إمبا" (EMPA) على عضلات مصنوعة من مواد لينة. والآن، ولأول مرة، طوروا طريقة لإنتاج هذه المكونات المعقدة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. لا تقتصر العضلات الاصطناعية على تحريك الروبوتات فحسب، بل قد تتمكن يوما ما من دعم الأشخاص في العمل أو أثناء المشي أو استبدال الأنسجة العضلية المصابة. ومع ذلك، فإن تطوير عضلات اصطناعية تُضاهي العضلات الحقيقية يُمثل تحديا تقنيا كبيرا. لمواكبة نظيراتها البيولوجية، يجب ألا تكون العضلات الاصطناعية قوية فحسب، بل مرنة وناعمة أيضا. تُسمى العضلات الاصطناعية في جوهرها بـ"المحركات"، وهي مكونات تُحوّل النبضات الكهربائية إلى حركة. تُستخدم هذه المحركات أينما يتحرك شيء ما بضغطة زر، سواء في المنزل أو في محرك السيارة أو في المنشآت الصناعية المتطورة. ومع ذلك، لا تتشابه هذه المكونات الميكانيكية الصلبة مع العضلات كثيرا حتى الآن. تتكون ما تسمى بالمحركات المرنة العازلة "دي إي إيه" (DEA) من مادتين مختلفتين مصنوعتين من السيليكون: مادة قطب كهربائي موصلة، ومادة عازلة غير موصلة. وتتشابك هذه المواد في طبقات. يقول الباحث في "إمبا" باتريك دانر "يشبه الأمر تشبيك أصابعك". عند تطبيق جهد كهربائي على الأقطاب الكهربائية، ينقبض المُشغل كالعضلة. وعند انقطاع الجهد، يعود إلى وضعه الأصلي، وفق تصريحاته التي نقلها موقع يوريك أليرت. ونشرت دراسة الباحثين في مجلة تقنيات المواد المتقدمة. يعلم دانر أن طباعة مثل هذا الهيكل بطابعة ثلاثية الأبعاد ليست بالأمر الهين. فرغم اختلاف خصائصهما الكهربائية بشكل كبير، يجب أن تتصرف المادتان اللينتان بشكل متشابه للغاية أثناء عملية الطباعة. يجب ألا تختلطا، بل يجب أن تظلا متماسكتين في المُشغل النهائي. يجب أن تكون "العضلات" المطبوعة لينة قدر الإمكان حتى يُحدث التحفيز الكهربائي التشوه المطلوب. يُضاف إلى ذلك المتطلبات التي يجب أن تلبيها جميع المواد القابلة للطباعة الثلاثية الأبعاد، حيث يجب أن تسيل تحت الضغط حتى يُمكن إخراجها من فوهة الطابعة. وبعد ذلك مباشرة، يجب أن تكون لزجة بما يكفي للحفاظ على الشكل المطبوع. يقول دانر "غالبا ما تكون هذه الخصائص متناقضة تماما. إذا حسنت إحداها، تتغير ثلاث خصائص أخرى.. عادة إلى الأسوأ". من واقع افتراضي إلى قلب نابض بالتعاون مع باحثين من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ، نجح دانر ودورينا أوبريس -التي تقود مجموعة أبحاث المواد البوليمرية الوظيفية- في التوفيق بين العديد من هذه الخصائص المتناقضة. طُور حبران خاصان في "إمبا" وطُبعا في محركات مرنة عاملة باستخدام فوهة طورها الباحثان تازيو بليج ويان فيرمانت من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا. يُعد هذا التعاون جزءا من مشروع "اللمسات الحسية" الواسع النطاق، وهو جزء من المجال الإستراتيجي للتصنيع المتقدم في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا. يهدف المشروع إلى تطوير قفاز يجعل العوالم الافتراضية ملموسة. صُممت العضلات الاصطناعية لمحاكاة مسك الأشياء من خلال المقاومة. ومع ذلك، هناك تطبيقات محتملة أكثر بكثير للمحركات المرنة. فهي خفيفة الوزن وصامتة، وبفضل عملية الطباعة الثلاثية الأبعاد الجديدة، يمكن تشكيلها حسب الحاجة. يمكن أن تحل محل المحركات التقليدية في السيارات والآلات والروبوتات. وإذا طُورت بشكل أكبر، فيمكن استخدامها أيضا في التطبيقات الطبية. تعمل دورينا أوبريس وباتريك دانر بالفعل على هذه التقنية. يمكن استخدام طريقتهما الجديدة ليس لطباعة الأشكال المعقدة فقط، بل أيضا الألياف المرنة الطويلة. تقول دورينا أوبريس "إذا تمكنا من جعلها أرق قليلا، فسنقترب كثيرا من كيفية عمل ألياف العضلات الحقيقية". يعتقد الباحث أنه قد يكون من الممكن في المستقبل طباعة قلب كامل من هذه الألياف. ومع ذلك، لا يزال هناك الكثير مما يجب القيام به قبل أن يصبح هذا الحلم حقيقة.
