Alcuni tipi di oggetti stampati in 3D possono ora essere "sentiti", utilizzando una nuova tecnologia che integra sensori direttamente nei materiali. Un nuovo studio ha scoperto che questa ricerca potrebbe portare a nuovi dispositivi interattivi, come gli arredi intelligenti.
Questa nuova tecnologia utilizza metamateriali, sostanze costituite da una griglia di unità ripetute, per stampare oggetti in 3D. Quando si applica una forza a un metamateriale flessibile, alcune delle sue cellule possono allungarsi o comprimersi. Gli elettrodi incorporati in queste strutture possono rilevare l'entità e la direzione di questi cambiamenti di forma, nonché la rotazione e l'accelerazione.
In questo nuovo studio, i ricercatori hanno realizzato oggetti realizzati in plastica flessibile e filamenti conduttivi, dotati di celle di soli 5 mm di larghezza.
Ogni cella è dotata di due pareti opposte, composte da filamenti conduttivi e plastica non conduttiva, e le pareti conduttive fungono da elettrodi. La forza applicata all'oggetto modifica la distanza e l'area di sovrapposizione tra gli elettrodi opposti, producendo un segnale elettrico che mostra i dettagli della forza applicata. Il coautore del rapporto di ricerca ha affermato che in questo modo, questa nuova tecnologia può "integrare in modo fluido e discreto la tecnologia di rilevamento negli oggetti stampati".
I ricercatori affermano che questi metamateriali possono aiutare i progettisti a creare e adattare rapidamente dispositivi di input flessibili per computer. Ad esempio, hanno utilizzato questi metamateriali per creare un controller musicale progettato per adattarsi alla forma di una mano umana. Quando l'utente preme uno dei pulsanti flessibili, il segnale elettrico generato aiuta a controllare un sintetizzatore digitale.
Gli scienziati hanno anche realizzato un joystick in metamateriale per giocare a Pac-Man. Comprendendo come le persone applicano la forza su questo joystick, i progettisti possono progettare forme e dimensioni di impugnatura uniche per persone con una presa limitata in determinate direzioni.
Il coautore del rapporto di ricerca ha affermato: "Possiamo percepire il movimento in qualsiasi oggetto stampato in 3D. Dalla musica alle interfacce di gioco, il potenziale è davvero entusiasmante".
I ricercatori hanno anche creato un software di editing 3D, chiamato MetaSense, per aiutare gli utenti a costruire dispositivi interattivi utilizzando questi metamateriali. Simula la deformazione di un oggetto stampato in 3D quando vengono applicate diverse forze e calcola quali cellule cambiano di più e sono più adatte all'uso come elettrodi.
MetaSense consente ai progettisti di stampare in 3D strutture con funzionalità di rilevamento integrate in un'unica operazione. Questo velocizza notevolmente la prototipazione di dispositivi, come i joystick, che possono essere personalizzati per soddisfare le diverse esigenze di accessibilità.
L'integrazione di centinaia o migliaia di sensori in un oggetto può contribuire a ottenere un'analisi ad alta risoluzione e in tempo reale del modo in cui gli utenti interagiscono con esso. Ad esempio, una sedia intelligente realizzata con questo metamateriale può rilevare il corpo dell'utente e quindi accendere una luce o una TV, oppure raccogliere dati per analisi successive, come il rilevamento e la correzione della postura corporea. Questi metamateriali possono anche trovare impiego in applicazioni indossabili.
Data di pubblicazione: 27 settembre 2021
