Alcuni tipi di oggetti stampati in 3D possono ora essere "toccati", grazie a una nuova tecnologia che integra sensori direttamente nei materiali. Un nuovo studio ha scoperto che questa ricerca potrebbe portare a nuovi dispositivi interattivi, come i mobili intelligenti.
Questa nuova tecnologia utilizza metamateriali – sostanze composte da una griglia di unità ripetitive – per stampare oggetti in 3D. Quando una forza viene applicata a un metamateriale flessibile, alcune delle sue celle possono allungarsi o comprimersi. Gli elettrodi incorporati in queste strutture sono in grado di 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 composti da plastica flessibile e filamenti conduttivi. Questi oggetti presentano celle di dimensioni fino a 5 mm di larghezza.
Ogni cella è composta da due pareti opposte, una costituita da filamenti conduttivi e l'altra da 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, generando un segnale elettrico che fornisce dettagli sulla forza applicata. Il coautore del rapporto di ricerca ha affermato che, in questo modo, questa nuova tecnologia può "integrare in modo discreto e senza intralci la tecnologia di rilevamento negli oggetti stampati".
Secondo i ricercatori, questi metamateriali possono aiutare i progettisti a creare e adattare rapidamente dispositivi di input flessibili per computer. Ad esempio, li hanno utilizzati 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 contribuisce 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 creare impugnature di forme e dimensioni specifiche per le 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 modifica 3D, chiamato MetaSense, per aiutare gli utenti a costruire dispositivi interattivi utilizzando questi metamateriali. Il software simula la deformazione di un oggetto stampato in 3D quando vengono applicate forze diverse e calcola quali celle subiscono le maggiori modifiche 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. Ciò rende la prototipazione di dispositivi estremamente rapida, come ad esempio i joystick, che possono essere personalizzati per persone con 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 di come 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 un televisore, oppure raccogliere dati per analisi successive, come il rilevamento e la correzione della postura. Questi metamateriali potrebbero trovare impiego anche in applicazioni indossabili.
Data di pubblicazione: 27 settembre 2021
