Některé druhy 3D tištěných objektů lze nyní „osahat“ pomocí nové technologie, která umožňuje zabudovat senzory přímo do jejich materiálů. Nová studie zjistila, že tento výzkum by mohl vést k novým interaktivním zařízením, jako je například chytrý nábytek.
Tato nová technologie využívá metamateriály – látky tvořené mřížkou opakujících se jednotek – k 3D tisku objektů. Když je na flexibilní metamateriál aplikována síla, některé z jeho buněk se mohou natáhnout nebo stlačit. Elektrody zabudované do těchto struktur dokáží detekovat velikost a směr těchto změn tvaru, stejně jako rotaci a zrychlení.
V této nové studii vědci vyrobili objekty z pružného plastu a vodivých vláken. Tyto objekty mají buňky o šířce pouhých 5 mm.
Každá buňka má dvě protilehlé stěny vyrobené z vodivých vláken a nevodivého plastu, přičemž vodivé stěny slouží jako elektrody. Síla působící na objekt mění vzdálenost a plochu překrytí mezi protilehlými elektrodami, čímž vytváří elektrický signál, který zobrazuje podrobnosti o aplikované síle. Spoluautor výzkumné zprávy uvedl, že tímto způsobem může tato nová technologie „bezproblémově a nenápadně integrovat snímací technologii do tištěných objektů“.
Výzkumníci tvrdí, že tyto metamateriály mohou návrhářům pomoci rychle vytvářet a upravovat flexibilní vstupní zařízení počítače. Například tyto metamateriály použili k vytvoření hudebního ovladače navrženého tak, aby odpovídal tvaru lidské ruky. Když uživatel stiskne jedno z flexibilních tlačítek, generovaný elektrický signál pomáhá ovládat digitální syntezátor.
Vědci také vytvořili joystick z metamateriálu pro hraní Pac-Mana. Díky pochopení toho, jak lidé na tento joystick působí silou, mohou designéři navrhnout jedinečné tvary a velikosti rukojetí pro lidi s omezeným úchopem v určitých směrech.
Spoluautor výzkumné zprávy uvedl: „Pohyb dokážeme vnímat v jakémkoli 3D tištěném objektu. Od hudby až po herní rozhraní je potenciál opravdu vzrušující.“
Výzkumníci také vytvořili 3D editační software s názvem MetaSense, který uživatelům pomáhá vytvářet interaktivní zařízení s využitím těchto metamateriálů. Simuluje, jak se 3D tištěný objekt deformuje při působení různých sil, a vypočítává, které buňky se mění nejvíce a jsou nejvhodnější pro použití jako elektrody.
MetaSense umožňuje návrhářům tisknout 3D struktury s vestavěnými senzory najednou. Díky tomu je prototypování zařízení, jako jsou joysticky, super rychlé, a lze je přizpůsobit jednotlivcům s různými potřebami přístupnosti.
Vložení stovek nebo tisíců senzorových jednotek do objektu může pomoci dosáhnout vysoce rozlišovací a reálné analýzy toho, jak s ním uživatelé interagují. Například chytrá židle vyrobená z tohoto metamateriálu dokáže detekovat tělo uživatele a poté zapnout světlo nebo televizi, případně shromažďovat data pro pozdější analýzu, jako je detekce a korekce držení těla. Tyto metamateriály mohou také najít uplatnění v nositelných aplikacích.
Čas zveřejnění: 27. září 2021
