Sommige soorten 3D-geprinte objecten kunnen nu worden "gevoeld", met behulp van een nieuwe technologie om sensoren rechtstreeks in hun materialen te bouwen.Een nieuwe studie wees uit dat dit onderzoek kan leiden tot nieuwe interactieve apparaten, zoals slimme meubels.
Deze nieuwe technologie maakt gebruik van metamaterialen - stoffen die zijn samengesteld uit een raster van zich herhalende eenheden - om 3D-geprinte objecten te maken.Wanneer kracht wordt uitgeoefend op een flexibel metamateriaal, kunnen sommige van hun cellen uitrekken of samendrukken.De elektroden die in deze structuren zijn verwerkt, kunnen de grootte en richting van deze vormveranderingen detecteren, evenals rotatie en versnelling.
In deze nieuwe studie vervaardigden de onderzoekers objecten gemaakt van flexibel plastic en geleidende filamenten.Deze hebben cellen zo klein als 5 mm breed.
Elke cel heeft twee tegenover elkaar liggende wanden gemaakt van geleidende filamenten en niet-geleidende kunststof, en de geleidende wanden dienen als elektroden.De kracht die op het object wordt uitgeoefend, verandert de afstand en het overlappingsgebied tussen de tegenoverliggende elektroden, waardoor een elektrisch signaal wordt geproduceerd dat details over de uitgeoefende kracht laat zien.De co-auteur van het onderzoeksrapport zei dat deze nieuwe technologie op deze manier "detectietechnologie naadloos en onopvallend kan integreren in geprinte objecten".
Onderzoekers zeggen dat deze metamaterialen ontwerpers kunnen helpen om snel flexibele computerinvoerapparaten te maken en aan te passen.Ze gebruikten deze metamaterialen bijvoorbeeld om een muziekcontroller te maken die was ontworpen om in de vorm van een menselijke hand te passen.Wanneer de gebruiker op een van de flexibele knoppen drukt, helpt het gegenereerde elektrische signaal om een digitale synthesizer aan te sturen.
De wetenschappers maakten ook een joystick van metamateriaal om Pac-Man te spelen.Door te begrijpen hoe mensen kracht uitoefenen op deze joystick, kunnen ontwerpers unieke handgreepvormen en -afmetingen ontwerpen voor mensen met beperkte grip in bepaalde richtingen.
De co-auteur van het onderzoeksrapport zei: "We kunnen beweging waarnemen in elk 3D-geprint object.Van muziek tot game-interfaces, het potentieel is echt opwindend.”
Onderzoekers hebben ook 3D-bewerkingssoftware gemaakt, MetaSense genaamd, om gebruikers te helpen interactieve apparaten te bouwen met behulp van deze metamaterialen.Het simuleert hoe een 3D-geprint object vervormt wanneer er verschillende krachten op worden uitgeoefend, en berekent welke cellen het meest veranderen en het meest geschikt zijn voor gebruik als elektroden.
MetaSense stelt ontwerpers in staat om in één keer structuren met ingebouwde detectiemogelijkheden in 3D te printen.Dit maakt het maken van prototypen van apparaten supersnel, zoals joysticks, die kunnen worden aangepast voor personen met verschillende toegankelijkheidsbehoeften.
Door honderden of duizenden sensoreenheden in een object in te bedden, kunt u real-time analyses met hoge resolutie maken van hoe gebruikers ermee omgaan.Een slimme stoel die van dit metamateriaal is gemaakt, kan bijvoorbeeld het lichaam van de gebruiker detecteren en vervolgens een lamp of tv aanzetten, of gegevens verzamelen voor latere analyse, zoals het detecteren en corrigeren van de lichaamshouding.Deze metamaterialen kunnen ook worden gebruikt in draagbare toepassingen.
Posttijd: 27 september 2021