Bizonyos 3D nyomtatott tárgyak ma már „tapinthatók” egy új technológia segítségével, amely lehetővé teszi az érzékelők közvetlen beépítését az anyagba. Egy új tanulmány szerint ez a kutatás új interaktív eszközökhöz, például okosbútorokhoz vezethet.
Ez az új technológia metaanyagokat – ismétlődő egységek rácsából álló anyagokat – használ 3D nyomtatási tárgyakhoz. Amikor egy rugalmas metaanyagra erőt alkalmazunk, egyes cellái megnyúlhatnak vagy összenyomódhatnak. Az ezekbe a szerkezetekbe beépített elektródák képesek érzékelni ezen alakváltozások nagyságát és irányát, valamint a forgást és a gyorsulást.
Ebben az új tanulmányban a kutatók rugalmas műanyagból és vezetőképes szálakból készült tárgyakat készítettek. Ezekben a cellák akár 5 mm szélesek is lehetnek.
Minden cellának két ellentétes fala van, amelyek vezetőképes szálakból és nem vezetőképes műanyagból készülnek, és a vezetőképes falak elektródaként szolgálnak. A tárgyra ható erő megváltoztatja az ellentétes elektródák közötti távolságot és átfedési területet, elektromos jelet hozva létre, amely részleteket mutat az alkalmazott erőről. A kutatási jelentés társszerzője elmondta, hogy ily módon ez az új technológia „zökkenőmentesen és diszkréten integrálhatja az érzékelő technológiát a nyomtatott tárgyakba”.
A kutatók szerint ezek a metaanyagok segíthetnek a tervezőknek a rugalmas számítógépes beviteli eszközök gyors létrehozásában és beállításában. Például ezeket a metaanyagokat használták egy olyan zenevezérlő létrehozásához, amely az emberi kéz formájához igazodik. Amikor a felhasználó megnyomja az egyik rugalmas gombot, a keletkező elektromos jel segít egy digitális szintetizátor vezérlésében.
A tudósok egy metaanyagú joystickot is készítettek a Pac-Man játékhoz. Azzal, hogy megértették, hogyan fejtenek ki erőt az emberek erre a joystickra, a tervezők egyedi formájú és méretű markolatokat tervezhetnek azok számára, akiknek bizonyos irányokban korlátozott a fogása.
A kutatási jelentés társszerzője elmondta: „Bármely 3D nyomtatott tárgyban érzékelhetjük a mozgást. A zenétől a játékfelületekig a lehetőségek igazán izgalmasak.”
A kutatók létrehoztak egy MetaSense nevű 3D-szerkesztő szoftvert is, amely segít a felhasználóknak interaktív eszközök építésében ezen metaanyagok felhasználásával. A szoftver szimulálja, hogyan deformálódik egy 3D-nyomtatott tárgy különböző erők hatására, és kiszámítja, hogy mely sejtek változnak a legtöbbet, és melyek a legalkalmasabbak elektródaként való használatra.
A MetaSense lehetővé teszi a tervezők számára, hogy beépített érzékelő képességekkel rendelkező szerkezeteket nyomtathassanak egyetlen lépésben. Ezáltal az eszközök, például a joystickok prototípusainak elkészítése rendkívül gyors, és testreszabhatók a különböző akadálymentesítési igényekkel rendelkező egyének számára.
Több száz vagy ezer érzékelőegység beágyazása egy tárgyba segíthet nagy felbontású, valós idejű elemzést végezni arról, hogy a felhasználók hogyan lépnek interakcióba vele. Például egy ebből a metaanyagból készült okosszék képes érzékelni a felhasználó testét, majd bekapcsolni egy villanyt vagy tévét, vagy adatokat gyűjteni későbbi elemzéshez, például a testtartás érzékeléséhez és korrigálásához. Ezek a metaanyagok viselhető alkalmazásokban is felhasználhatók.
Közzététel ideje: 2021. szeptember 27.
