Vissa typer av 3D-utskrivna objekt kan nu "kännas", med hjälp av en ny teknik för att bygga sensorer direkt i sina material.En ny studie fann att denna forskning kan leda till nya interaktiva enheter, som smarta möbler.
Den här nya tekniken använder metamaterial - ämnen som består av ett rutnät av upprepande enheter - till 3D-utskriftsobjekt.När kraft appliceras på ett flexibelt metamaterial kan vissa av deras celler sträcka sig eller komprimeras.Elektroderna som ingår i dessa strukturer kan detektera storleken och riktningen av dessa formförändringar, såväl som rotation och acceleration.
I denna nya studie tillverkade forskarna föremål gjorda av flexibel plast och ledande filament.Dessa har celler så små som 5 mm breda.
Varje cell har två motstående 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, vilket ger en elektrisk signal som visar detaljer om kraften som appliceras.Medförfattaren till forskningsrapporten sa att på detta sätt kan denna nya teknik "sömlöst och diskret integrera avkänningsteknik 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 designad för att passa formen av en mänsklig hand.När användaren trycker på en av de flexibla knapparna hjälper den genererade elektriska signalen till att styra en digital synthesizer.
Forskarna gjorde också en metamaterial joystick för att spela Pac-Man.Genom att förstå hur människor använder kraft på denna joystick kan designers designa unika handtagsformer och storlekar för personer med begränsat grepp i vissa riktningar.
Medförfattaren till forskningsrapporten sa: "Vi kan uppfatta rörelse i vilket 3D-utskrivet objekt som helst.Från musik till spelgränssnitt, potentialen är verkligen spännande.”
Forskare har också skapat 3D-redigeringsprogram, kallad MetaSense, för att hjälpa användare att bygga interaktiva enheter med dessa metamaterial.Den simulerar hur ett 3D-utskrivet objekt deformeras när olika krafter appliceras, och beräknar vilka celler som förändras mest och är mest lämpade för användning som elektroder.
MetaSense gör det möjligt för designers att 3D-skriva ut strukturer med inbyggda avkänningsfunktioner på en gång.Detta gör prototyper av enheter supersnabb, 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 realtidsanalyser av hur användare interagerar med det.Till exempel kan en smart stol gjord av detta metamaterial upptäcka användarens kropp och sedan tända en lampa eller TV, eller samla in data för senare analys, som att upptäcka och korrigera kroppshållning.Dessa metamaterial kan också användas i bärbara applikationer.
Posttid: 27 september 2021