Algúns tipos de obxectos impresos en 3D agora pódense “sentir” mediante unha nova tecnoloxía para integrar sensores directamente nos seus materiais. Un novo estudo descubriu que esta investigación pode dar lugar a novos dispositivos interactivos, como mobles intelixentes.
Esta nova tecnoloxía emprega metamateriais (substancias compostas por unha grella de unidades repetitivas) para imprimir obxectos en 3D. Cando se aplica forza a un metamaterial flexible, algunhas das súas células poden estirarse ou comprimirse. Os eléctrodos incorporados nestas estruturas poden detectar a magnitude e a dirección destes cambios de forma, así como a rotación e a aceleración.
Neste novo estudo, os investigadores fabricaron obxectos feitos de plástico flexible e filamentos condutores. Estes teñen células de ata 5 mm de ancho.
Cada cela ten dúas paredes opostas feitas de filamentos condutores e plástico non condutor, e as paredes condutoras serven como eléctrodos. A forza aplicada ao obxecto cambia a distancia e a área de solapamento entre os eléctrodos opostos, producindo un sinal eléctrico que mostra detalles sobre a forza aplicada. O coautor do informe de investigación dixo que, deste xeito, esta nova tecnoloxía pode "integrar a tecnoloxía de detección en obxectos impresos de forma sen fisuras e discreta".
Os investigadores din que estes metamateriais poden axudar aos deseñadores a crear e axustar rapidamente dispositivos de entrada informáticos flexibles. Por exemplo, empregaron estes metamateriais para crear un controlador de música deseñado para adaptarse á forma dunha man humana. Cando o usuario preme un dos botóns flexibles, o sinal eléctrico xerado axuda a controlar un sintetizador dixital.
Os científicos tamén crearon un joystick de metamaterial para xogar ao Pac-Man. Ao comprender como as persoas aplican forza sobre este joystick, os deseñadores poden deseñar formas e tamaños de asa únicos para persoas con agarre limitado en determinadas direccións.
O coautor do informe de investigación afirmou: «Podemos percibir movemento en calquera obxecto impreso en 3D. Desde a música ata as interfaces de xogos, o potencial é realmente emocionante».
Os investigadores tamén crearon un software de edición 3D, chamado MetaSense, para axudar aos usuarios a construír dispositivos interactivos empregando estes metamateriais. Simula como se deforma un obxecto impreso en 3D cando se aplican diferentes forzas e calcula que células cambian máis e son as máis axeitadas para o seu uso como eléctrodos.
MetaSense permite aos deseñadores imprimir en 3D estruturas con capacidades de detección integradas dunha soa vez. Isto fai que a creación de prototipos de dispositivos, como os joysticks, sexa moi rápida, e que se poden personalizar para persoas con diferentes necesidades de accesibilidade.
Incorporar centos ou miles de unidades sensoras nun obxecto pode axudar a lograr unha análise de alta resolución e en tempo real de como os usuarios interactúan con el. Por exemplo, unha cadeira intelixente feita deste metamaterial pode detectar o corpo do usuario e, a continuación, acender unha luz ou un televisor, ou recompilar datos para unha análise posterior, como a detección e corrección da postura corporal. Estes metamateriais tamén poden atopar uso en aplicacións vestibles.
Data de publicación: 27 de setembro de 2021
