Vissa typer av 3D -tryckta objekt kan nu "känna" och använda en ny teknik för att bygga sensorer direkt i deras material. En ny studie fann att denna forskning kan leda till nya interaktiva enheter, till exempel smarta möbler.
Denna nya teknik använder metamaterial-substanser som består av ett rutnät av upprepande enheter till 3D-tryckobjekt. När kraft appliceras på ett flexibelt metamaterial kan vissa av deras celler sträcka eller komprimera. Elektroderna som ingår i dessa strukturer kan upptäcka storleken och riktningen för dessa formförändringar, liksom rotation och acceleration.
I denna nya studie tillverkade forskarna föremål gjorda av flexibla plast och ledande filament. Dessa har celler så små som 5 mm breda.
Varje cell har två motsatta väggar gjorda av ledande filament och icke-ledande plast, och de ledande väggarna fungerar som elektroder. Kraften som appliceras på objektet ändrar avståndet och överlappningsområdet mellan de motsatta elektroderna och producerar en elektrisk signal som visar detaljer om kraften som appliceras. Medförfattaren till forskningsrapporten sade att på detta sätt kan denna nya teknik "sömlöst och diskret integrera avkänningsteknologi i tryckta objekt."
Forskare säger att dessa metamaterial kan hjälpa designers att snabbt skapa och justera flexibla datorinmatningsenheter. Till exempel använde de dessa metamaterial för att skapa en musikkontroll som är utformad för att passa formen på en mänsklig hand. När användaren pressar en av de flexibla knapparna hjälper den elektriska signalen som genereras att styra en digital synthesizer.
Forskarna gjorde också en metamaterial joystick för att spela Pac-Man. Genom att förstå hur människor tillämpar kraft på denna joystick kan designers designa unika handtagsformer och storlekar för personer med begränsat grepp i vissa riktningar.
Medförfattaren till forskningsrapporten sade: "Vi kan uppfatta rörelse i alla 3D-tryckta objekt. Från musik till spelgränssnitt är potentialen verkligen spännande."
Forskare har också skapat 3D -redigeringsprogramvara, kallad Metasense, för att hjälpa användare att bygga interaktiva enheter med hjälp av dessa metamaterial. Den simulerar hur ett 3D -tryckt objekt deformeras när olika krafter appliceras och beräknar vilka celler som förändras mest och är mest lämpliga för användning som elektroder.
Metasense gör det möjligt för designers att 3D-utskriftsstrukturer med inbyggda avkänningsfunktioner på en gång. Detta gör att prototyper av enheter supersnabbt, till exempel joysticks, som kan anpassas för individer med olika tillgänglighetsbehov.
Att bädda in hundratals eller tusentals sensorenheter i ett objekt kan hjälpa till att uppnå högupplösta, realtidsanalys av hur användare interagerar med det. Till exempel kan en smart stol gjord av detta metamaterial upptäcka användarens kropp och sedan slå på ett ljus eller TV, eller samla in data för senare analys, till exempel att upptäcka och korrigera kroppsställning. Dessa metamaterial kan också hitta användning i bärbara applikationer.
Posttid: september-27-2021
