Niektóre rodzaje obiektów drukowanych w 3D można teraz „dotykać” dzięki nowej technologii, która pozwala na wbudowanie czujników bezpośrednio w ich materiały. Nowe badanie wykazało, że badania te mogą doprowadzić do powstania nowych interaktywnych urządzeń, takich jak inteligentne meble.
Ta nowa technologia wykorzystuje metamateriały – substancje zbudowane z siatki powtarzających się jednostek – do drukowania obiektów 3D. Pod wpływem siły na elastyczny metamateriał, niektóre z jego komórek mogą się rozciągać lub ściskać. Elektrody wbudowane w te struktury mogą wykrywać wielkość i kierunek tych zmian kształtu, a także rotację i przyspieszenie.
W ramach tego nowego badania naukowcy stworzyli obiekty z elastycznego plastiku i przewodzących włókien. Ich komórki mają zaledwie 5 mm szerokości.
Każda komórka ma dwie przeciwległe ścianki wykonane z przewodzących włókien i nieprzewodzącego plastiku, które pełnią funkcję elektrod. Siła przyłożona do obiektu zmienia odległość i obszar nakładania się przeciwległych elektrod, generując sygnał elektryczny, który szczegółowo opisuje przyłożoną siłę. Współautor raportu badawczego stwierdził, że w ten sposób ta nowa technologia może „płynnie i dyskretnie zintegrować technologię czujników z drukowanymi obiektami”.
Naukowcy twierdzą, że te metamateriały mogą pomóc projektantom w szybkim tworzeniu i dostosowywaniu elastycznych komputerowych urządzeń wejściowych. Na przykład, wykorzystali je do stworzenia kontrolera muzycznego, który dopasowuje się do kształtu ludzkiej dłoni. Gdy użytkownik naciśnie jeden z elastycznych przycisków, generowany sygnał elektryczny pomaga sterować cyfrowym syntezatorem mowy.
Naukowcy stworzyli również metamateriałowy joystick do gry w Pac-Mana. Rozumiejąc, jak ludzie przykładają siłę do tego joysticka, projektanci mogą zaprojektować unikalne kształty i rozmiary uchwytów dla osób z ograniczoną przyczepnością w określonych kierunkach.
Współautor raportu badawczego powiedział: „Potrafimy dostrzec ruch w każdym obiekcie wydrukowanym w 3D. Od muzyki po interfejsy gier – potencjał jest naprawdę ekscytujący”.
Naukowcy stworzyli również oprogramowanie do edycji 3D o nazwie MetaSense, które pomaga użytkownikom w budowaniu interaktywnych urządzeń z wykorzystaniem tych metamateriałów. Symuluje ono odkształcanie się wydrukowanego w 3D obiektu pod wpływem różnych sił i oblicza, które komórki ulegają największym zmianom i najlepiej nadają się do wykorzystania jako elektrody.
MetaSense umożliwia projektantom drukowanie w technologii 3D struktur z wbudowanymi czujnikami w jednym cyklu. Dzięki temu prototypowanie urządzeń, takich jak joysticki, jest niezwykle szybkie i można je dostosować do potrzeb osób o różnych potrzebach w zakresie dostępności.
Osadzenie setek, a nawet tysięcy czujników w obiekcie może pomóc w uzyskaniu analizy interakcji użytkowników z nim w wysokiej rozdzielczości i w czasie rzeczywistym. Na przykład, inteligentny fotel wykonany z tego metamateriału może wykryć ruchy użytkownika, a następnie włączyć światło lub telewizor, albo zebrać dane do późniejszej analizy, na przykład do wykrywania i korygowania postawy ciała. Te metamateriały mogą znaleźć również zastosowanie w urządzeniach noszonych.
Czas publikacji: 27.09.2021
