Niektoré druhy 3D tlačených objektov sa teraz dajú „ohmatať“ pomocou novej technológie na zabudovanie senzorov priamo do ich materiálov. Nová štúdia zistila, že tento výskum môže viesť k novým interaktívnym zariadeniam, ako je napríklad inteligentný nábytok.
Táto nová technológia využíva metamateriály – látky zložené z mriežky opakujúcich sa jednotiek – na 3D tlač objektov. Keď sa na flexibilný metamateriál pôsobí silou, niektoré z jeho buniek sa môžu natiahnuť alebo stlačiť. Elektródy zabudované do týchto štruktúr dokážu detekovať veľkosť a smer týchto zmien tvaru, ako aj rotáciu a zrýchlenie.
V tejto novej štúdii výskumníci vyrobili objekty z flexibilného plastu a vodivých vlákien. Tieto majú bunky široké len 5 mm.
Každá bunka má dve protiľahlé steny vyrobené z vodivých vlákien a nevodivého plastu a tieto vodivé steny slúžia ako elektródy. Sila pôsobiaca na objekt mení vzdialenosť a plochu prekrytia medzi protiľahlými elektródami, čím vytvára elektrický signál, ktorý zobrazuje podrobnosti o pôsobiacej sile. Spoluautor výskumnej správy uviedol, že týmto spôsobom dokáže táto nová technológia „bezproblémovo a nenápadne integrovať snímaciu technológiu do tlačených objektov“.
Výskumníci tvrdia, že tieto metamateriály môžu pomôcť dizajnérom rýchlo vytvárať a upravovať flexibilné vstupné zariadenia počítača. Napríklad použili tieto metamateriály na vytvorenie hudobného ovládača navrhnutého tak, aby sa prispôsobil tvaru ľudskej ruky. Keď používateľ stlačí jedno z flexibilných tlačidiel, generovaný elektrický signál pomáha ovládať digitálny syntetizátor.
Vedci tiež vyrobili joystick z metamateriálu na hranie Pac-Mana. Pochopením toho, ako ľudia vyvíjajú silu na tento joystick, môžu dizajnéri navrhnúť jedinečné tvary a veľkosti rukovätí pre ľudí s obmedzeným úchopom v určitých smeroch.
Spoluautor výskumnej správy povedal: „Pohyb dokážeme vnímať v akomkoľvek 3D tlačenom objekte. Od hudby až po herné rozhrania, potenciál je naozaj vzrušujúci.“
Výskumníci tiež vytvorili softvér na 3D úpravu s názvom MetaSense, ktorý pomáha používateľom vytvárať interaktívne zariadenia s použitím týchto metamateriálov. Simuluje, ako sa 3D tlačený objekt deformuje pri pôsobení rôznych síl a vypočítava, ktoré bunky sa najviac menia a sú najvhodnejšie na použitie ako elektródy.
MetaSense umožňuje dizajnérom 3D tlačiť štruktúry so zabudovanými senzorickými funkciami naraz. Vďaka tomu je prototypovanie zariadení, ako sú joysticky, super rýchle, ktoré je možné prispôsobiť pre jednotlivcov s rôznymi potrebami v oblasti prístupnosti.
Vloženie stoviek alebo tisícok senzorových jednotiek do objektu môže pomôcť dosiahnuť analýzu interakcie používateľov s vysokým rozlíšením v reálnom čase. Napríklad inteligentná stolička vyrobená z tohto metamateriálu dokáže detekovať telo používateľa a potom zapnúť svetlo alebo televízor, prípadne zhromažďovať údaje na neskoršiu analýzu, ako je detekcia a korekcia držania tela. Tieto metamateriály môžu nájsť uplatnenie aj v nositeľných aplikáciách.
Čas uverejnenia: 27. septembra 2021
