Sommige soorte 3D-gedrukte voorwerpe kan nou "gevoel" word deur 'n nuwe tegnologie te gebruik om sensors direk in hul materiale in te bou. 'n Nuwe studie het bevind dat hierdie navorsing tot nuwe interaktiewe toestelle, soos slim meubels, kan lei.
Hierdie nuwe tegnologie gebruik metamateriale – stowwe wat bestaan uit 'n rooster van herhalende eenhede – om voorwerpe in 3D te druk. Wanneer krag op 'n buigsame metamateriaal toegepas word, kan sommige van hul selle strek of saampers. Die elektrodes wat in hierdie strukture ingebou is, kan die grootte en rigting van hierdie vormveranderinge, sowel as rotasie en versnelling, opspoor.
In hierdie nuwe studie het die navorsers voorwerpe vervaardig van buigsame plastiek en geleidende filamente. Hierdie het selle so klein as 5 mm breed.
Elke sel het twee teenoorgestelde wande gemaak van geleidende filamente en nie-geleidende plastiek, en die geleidende wande dien as elektrodes. Die krag wat op die voorwerp toegepas word, verander die afstand en oorvleuelingsarea tussen die teenoorgestelde elektrodes, wat 'n elektriese sein produseer wat besonderhede oor die toegepaste krag toon. Die mede-outeur van die navorsingsverslag het gesê dat hierdie nuwe tegnologie op hierdie manier "sensortegnologie naatloos en onopvallend in gedrukte voorwerpe kan integreer."
Navorsers sê dat hierdie metamateriale ontwerpers kan help om vinnig buigsame rekenaarinvoertoestelle te skep en aan te pas. Hulle het byvoorbeeld hierdie metamateriale gebruik om 'n musiekbeheerder te skep wat ontwerp is om in die vorm van 'n menslike hand te pas. Wanneer die gebruiker een van die buigsame knoppies druk, help die elektriese sein wat gegenereer word om 'n digitale sintetiseerder te beheer.
Die wetenskaplikes het ook 'n metamateriaal-joystick gemaak om Pac-Man te speel. Deur te verstaan hoe mense krag op hierdie joystick toepas, kan ontwerpers unieke handvatselvorms en -groottes ontwerp vir mense met beperkte greep in sekere rigtings.
Die mede-outeur van die navorsingsverslag het gesê: “Ons kan beweging in enige 3D-gedrukte voorwerp waarneem. Van musiek tot spelkoppelvlakke, die potensiaal is werklik opwindend.”
Navorsers het ook 3D-redigeringsagteware, genaamd MetaSense, geskep om gebruikers te help om interaktiewe toestelle met behulp van hierdie metamateriale te bou. Dit simuleer hoe 'n 3D-gedrukte voorwerp vervorm wanneer verskillende kragte toegepas word, en bereken watter selle die meeste verander en die geskikste is vir gebruik as elektrodes.
MetaSense stel ontwerpers in staat om strukture met ingeboude sensorvermoëns in een slag te 3D-druk. Dit maak die prototipering van toestelle supersnel, soos joysticks, wat aangepas kan word vir individue met verskillende toeganklikheidsbehoeftes.
Die inbedding van honderde of duisende sensoreenhede in 'n voorwerp kan help om hoë-resolusie, intydse analise te verkry van hoe gebruikers daarmee interaksie het. Byvoorbeeld, 'n slim stoel gemaak van hierdie metamateriaal kan die gebruiker se liggaam opspoor, en dan 'n lig of TV aanskakel, of data insamel vir latere analise, soos die opsporing en korrigering van liggaamshouding. Hierdie metamateriale kan ook gebruik word in draagbare toepassings.
Plasingstyd: 27 September 2021
