Деякі види об'єктів, надрукованих на 3D-принтері, тепер можна «відчути» за допомогою нової технології вбудовування датчиків безпосередньо в матеріали. Нове дослідження показало, що це дослідження може призвести до появи нових інтерактивних пристроїв, таких як розумні меблі.
Ця нова технологія використовує метаматеріали – речовини, що складаються з сітки повторюваних одиниць – для 3D-друку об'єктів. Коли до гнучкого метаматеріалу прикладається сила, деякі з його клітин можуть розтягуватися або стискатися. Електроди, вбудовані в ці структури, можуть виявляти величину та напрямок цих змін форми, а також обертання та прискорення.
У цьому новому дослідженні вчені створили об'єкти з гнучкого пластику та провідних ниток. Ці комірки мають розмір комірок до 5 мм завширшки.
Кожна комірка має дві протилежні стінки, виготовлені з провідних ниток та непровідного пластику, а провідні стінки служать електродами. Сила, що прикладається до об'єкта, змінює відстань та площу перекриття між протилежними електродами, створюючи електричний сигнал, який показує деталі про прикладену силу. Співавтор дослідницького звіту зазначив, що таким чином ця нова технологія може «безперешкодно та непомітно інтегрувати сенсорну технологію в друковані об'єкти».
Дослідники стверджують, що ці метаматеріали можуть допомогти дизайнерам швидко створювати та налаштовувати гнучкі пристрої введення комп'ютера. Наприклад, вони використали ці метаматеріали для створення музичного контролера, розробленого за формою людської руки. Коли користувач натискає одну з гнучких кнопок, генерований електричний сигнал допомагає керувати цифровим синтезатором.
Вчені також створили джойстик з метаматеріалу для гри в Pac-Man. Розуміючи, як люди застосовують силу до цього джойстика, дизайнери можуть розробляти унікальні форми та розміри ручок для людей з обмеженим хватом у певних напрямках.
Співавтор дослідницького звіту сказав: «Ми можемо сприймати рух у будь-якому об’єкті, надрукованому на 3D-принтері. Від музики до ігрових інтерфейсів – потенціал справді захопливий».
Дослідники також створили програмне забезпечення для 3D-редагування під назвою MetaSense, яке допомагає користувачам створювати інтерактивні пристрої з використанням цих метаматеріалів. Воно моделює, як 3D-друкований об'єкт деформується під дією різних сил, і обчислює, які клітини змінюються найбільше та є найбільш придатними для використання як електроди.
MetaSense дозволяє дизайнерам друкувати на 3D-принтері конструкції з вбудованими сенсорними можливостями за один раз. Це робить створення прототипів пристроїв надзвичайно швидким, таких як джойстики, які можна налаштувати для людей з різними потребами доступності.
Вбудовування сотень або тисяч сенсорних блоків в об'єкт може допомогти досягти високоякісного аналізу взаємодії користувачів з ним у режимі реального часу. Наприклад, розумне крісло, виготовлене з цього метаматеріалу, може розпізнавати тіло користувача, а потім вмикати світло чи телевізор, або збирати дані для подальшого аналізу, такого як виявлення та корекція постави тіла. Ці метаматеріали також можуть знайти застосування в носимих пристроях.
Час публікації: 27 вересня 2021 р.
