Nekatere vrste 3D-natisnjenih predmetov je zdaj mogoče »otipati« z uporabo nove tehnologije za vgradnjo senzorjev neposredno v njihove materiale. Nova študija je pokazala, da bi te raziskave lahko vodile do novih interaktivnih naprav, kot je pametno pohištvo.
Ta nova tehnologija uporablja metamateriale – snovi, sestavljene iz mreže ponavljajočih se enot – za 3D-tiskanje predmetov. Ko na fleksibilen metamaterial deluje sila, se lahko nekatere njegove celice raztegnejo ali stisnejo. Elektrode, vgrajene v te strukture, lahko zaznajo velikost in smer teh sprememb oblike, pa tudi vrtenje in pospešek.
V tej novi študiji so raziskovalci izdelali predmete iz prožne plastike in prevodnih filamentov. Ti imajo celice, široke le 5 mm.
Vsaka celica ima dve nasprotni steni iz prevodnih filamentov in neprevodne plastike, prevodni steni pa služita kot elektrodi. Sila, ki deluje na predmet, spreminja razdaljo in površino prekrivanja med nasprotnima elektrodama, kar ustvarja električni signal, ki prikazuje podrobnosti o uporabljeni sili. Soavtor raziskovalnega poročila je dejal, da lahko ta nova tehnologija na ta način »brezhibno in neopazno integrira tehnologijo zaznavanja v natisnjene predmete«.
Raziskovalci pravijo, da lahko ti metamateriali pomagajo oblikovalcem hitro ustvariti in prilagoditi fleksibilne računalniške vhodne naprave. Te metamateriale so na primer uporabili za izdelavo glasbenega krmilnika, zasnovanega tako, da se prilega obliki človeške roke. Ko uporabnik stisne enega od fleksibilnih gumbov, ustvarjeni električni signal pomaga nadzorovati digitalni sintetizator.
Znanstveniki so izdelali tudi metamaterialno igralno palico za igranje Pac-Mana. Z razumevanjem, kako ljudje uporabljajo silo na tej igralni palici, lahko oblikovalci oblikujejo edinstvene oblike in velikosti ročajev za ljudi z omejenim oprijemom v določenih smereh.
Soavtor raziskovalnega poročila je dejal: »Gibanje lahko zaznamo v katerem koli 3D-natisnjenem predmetu. Od glasbe do igralnih vmesnikov je potencial resnično vznemirljiv.«
Raziskovalci so ustvarili tudi programsko opremo za 3D-urejanje, imenovano MetaSense, ki uporabnikom pomaga pri izdelavi interaktivnih naprav z uporabo teh metamaterialov. Simulira, kako se 3D-natisnjen predmet deformira, ko nanj delujejo različne sile, in izračuna, katere celice se najbolj spremenijo in so najbolj primerne za uporabo kot elektrode.
MetaSense omogoča oblikovalcem, da v enem samem koraku natisnejo strukture z vgrajenimi senzorskimi zmogljivostmi s 3D-tiskanjem. Zaradi tega je izdelava prototipov naprav, kot so igralne palice, izjemno hitra, saj jih je mogoče prilagoditi posameznikom z različnimi potrebami glede dostopnosti.
Vgradnja stotin ali tisočev senzorskih enot v objekt lahko pomaga doseči visokoločljivostno analizo v realnem času, kako uporabniki komunicirajo z njim. Na primer, pametni stol, izdelan iz tega metamateriala, lahko zazna uporabnikovo telo in nato prižge luč ali televizor ali zbere podatke za kasnejšo analizo, kot je zaznavanje in popravljanje telesne drže. Ti metamateriali bi lahko našli uporabo tudi v nosljivih aplikacijah.
Čas objave: 27. september 2021
