De onderzoeksgroep van de North Carolina State University (NC State) heeft een baanbrekende 3D-printtechnologie gepresenteerd die een revolutionaire stap betekent in de ontwikkeling van zachte robotica. Deze innovatie draait om het vervaardigen van ultradunne, flexibele magnetische films, die in wezen functioneren als 'magnetische spieren'. Het unieke aspect is dat deze spieren direct in de complexe origami-structuren van de robots worden geïntegreerd. Deze methode, waarvan de details in september 2025 werden onthuld, adresseert een fundamentele beperking van eerdere robotische systemen: de onvermijdelijke stijfheid van traditionele, harde magnetische actuatoren die de integriteit en flexibiliteit van zachte materialen schaadden.
De nieuwe, ingenieuze benadering, die werd ontwikkeld met de expertise van universitair hoofddocent Xiaomeng Fang van het Wilson College of Textiles, maakt gebruik van een proces genaamd co-extrusie. Hierbij worden polymeren op rubberbasis gecombineerd met minuscule ferromagnetische deeltjes. Het eindproduct is een zeer elastische film. Wanneer deze film strategisch wordt aangebracht op cruciale vouwpunten van de origami-robot, maakt het gecontroleerde beweging mogelijk door de interactie met externe magnetische velden. Het grote voordeel is dat de robot zijn oorspronkelijke, inherente buigzaamheid behoudt. Het multidisciplinaire team dat dit project tot stand bracht, omvatte naast Fang ook Sen Zhang, Yuan Li, Zimeng Li, Nabil Chedid, Peiqi Zhang en Ke Cheng.
Het team demonstreerde de indrukwekkende mogelijkheden van de technologie aan de hand van twee functionele modellen. Beide prototypes waren gebaseerd op het complexe, gevouwen Miura-Ori patroon. Het eerste model was specifiek ontworpen met het oog op niet-invasieve toediening van medicatie in het menselijk lichaam. Tijdens de proeven in een nagebootste maagomgeving – een plastic bol gevuld met warm water – kon de robot met precisie naar een gesimuleerde zwerende laesie worden gemanoeuvreerd door middel van een extern magnetisch veld. Nadat het apparaat op de gewenste locatie was gefixeerd door de zachte, extern bevestigde magnetische films, ontvouwde het zich om de medicatie op een gecontroleerde manier vrij te geven. Dit resultaat biedt veelbelovende vooruitzichten voor veiliger en gerichter medisch ingrijpen.
Het tweede demonstratiemodel toonde het vermogen tot efficiënte kruipende voortbeweging. Deze robot bewees in staat te zijn om obstakels met een hoogte tot 7 mm te passeren. Dit werd bereikt door het externe magnetische veld afwisselend in en uit te schakelen, waardoor de geïntegreerde 'spieren' ritmisch samentrokken en ontspanden. Dit uitzonderlijke aanpassingsvermogen in de beweging benadrukt de brede inzetbaarheid van deze ontwikkeling. Xiaomeng Fang benadrukte dat deze innovatieve magnetische spieren toepasbaar zijn op een veelheid aan verschillende origami-constructies. Dit opent de deur naar de oplossing van complexe uitdagingen, variërend van biomedische toepassingen tot verkenning in de ruimte. Dit werk verplaatst de grens van de besturing van zachte systemen, waarbij elke beweging een directe en nauwkeurige respons is op externe, sturende krachten.