Nogle typer 3D-printede objekter kan nu "føles" ved hjælp af en ny teknologi til at indbygge sensorer direkte i deres materialer. En ny undersøgelse har vist, at denne forskning kan føre til nye interaktive enheder, såsom intelligente møbler.
Denne nye teknologi bruger metamaterialer – stoffer, der består af et gitter af gentagne enheder – til at 3D-printe objekter. Når der påføres kraft på et fleksibelt metamateriale, kan nogle af dets celler strækkes eller komprimeres. Elektroderne, der er indbygget i disse strukturer, kan registrere størrelsen og retningen af disse formændringer, samt rotation og acceleration.
I dette nye studie fremstillede forskerne genstande lavet af fleksibel plastik og ledende filamenter. Disse har celler helt ned til 5 mm i bredden.
Hver celle har to modstående vægge lavet af ledende filamenter og ikke-ledende plastik, og de ledende vægge fungerer som elektroder. Den kraft, der påføres objektet, ændrer afstanden og overlapningsområdet mellem de modstående elektroder, hvilket producerer et elektrisk signal, der viser detaljer om den påførte kraft. Medforfatteren af forskningsrapporten sagde, at denne nye teknologi på denne måde kan "problemfrit og diskret integrere sensorteknologi i trykte objekter."
Forskere siger, at disse metamaterialer kan hjælpe designere med hurtigt at skabe og justere fleksible computerinputenheder. For eksempel brugte de disse metamaterialer til at skabe en musikcontroller designet til at passe til formen af en menneskehånd. Når brugeren trykker på en af de fleksible knapper, hjælper det genererede elektriske signal med at styre en digital synthesizer.
Forskerne har også lavet et joystick af metamateriale til at spille Pac-Man. Ved at forstå, hvordan folk anvender kraft på dette joystick, kan designere designe unikke håndtagsformer og -størrelser til personer med begrænset greb i bestemte retninger.
Medforfatteren af forskningsrapporten sagde: "Vi kan opfatte bevægelse i ethvert 3D-printet objekt. Fra musik til spilgrænseflader er potentialet virkelig spændende."
Forskere har også skabt 3D-redigeringssoftware, kaldet MetaSense, for at hjælpe brugere med at bygge interaktive enheder ved hjælp af disse metamaterialer. Den simulerer, hvordan et 3D-printet objekt deformeres, når forskellige kræfter påføres, og beregner, hvilke celler der ændrer sig mest og er bedst egnede til brug som elektroder.
MetaSense gør det muligt for designere at 3D-printe strukturer med indbyggede sensorfunktioner på én gang. Dette gør prototyping af enheder superhurtig, såsom joysticks, der kan tilpasses til personer med forskellige tilgængelighedsbehov.
Integrering af hundredvis eller tusindvis af sensorenheder i et objekt kan hjælpe med at opnå højopløselig realtidsanalyse af, hvordan brugerne interagerer med det. For eksempel kan en smart stol lavet af dette metamateriale registrere brugerens krop og derefter tænde et lys eller et tv eller indsamle data til senere analyse, såsom at registrere og korrigere kropsholdning. Disse metamaterialer kan også finde anvendelse i bærbare applikationer.
Opslagstidspunkt: 27. september 2021
