Joitakin 3D-tulostettuja esineitä voidaan nyt "tunnustella" käyttämällä uutta teknologiaa, jolla anturit voidaan rakentaa suoraan esineiden materiaaleihin. Uuden tutkimuksen mukaan tämä tutkimus voi johtaa uusiin interaktiivisiin laitteisiin, kuten älykkäisiin huonekaluihin.
Tämä uusi teknologia käyttää metamateriaaleja – toistuvien yksiköiden ruudukosta koostuvia aineita – 3D-tulostusobjektien valmistukseen. Kun joustavaan metamateriaaliin kohdistetaan voimaa, osa sen soluista voi venyä tai puristua kokoon. Näihin rakenteisiin integroidut elektrodit pystyvät havaitsemaan näiden muodonmuutosten suuruuden ja suunnan sekä pyörimisen ja kiihtyvyyden.
Tässä uudessa tutkimuksessa tutkijat valmistivat esineitä joustavasta muovista ja johtavista säikeistä. Näiden kennot ovat jopa vain 5 mm leveitä.
Jokaisessa kennossa on kaksi vastakkaista seinämää, jotka on valmistettu johtavista filamenteista ja johtamattomasta muovista, ja johtavat seinät toimivat elektrodeina. Kohteeseen kohdistettu voima muuttaa vastakkaisten elektrodien välistä etäisyyttä ja päällekkäisyyttä, mikä tuottaa sähköisen signaalin, joka näyttää yksityiskohtia käytetystä voimasta. Tutkimusraportin toinen kirjoittaja sanoi, että tällä tavoin tämä uusi teknologia voi "saumattomasti ja huomaamattomasti integroida tunnistusteknologian painettuihin esineisiin".
Tutkijoiden mukaan nämä metamateriaalit voivat auttaa suunnittelijoita luomaan ja säätämään nopeasti joustavia tietokoneen syöttölaitteita. He ovat esimerkiksi käyttäneet näitä metamateriaaleja luodakseen musiikkiohjaimen, joka on suunniteltu sopimaan ihmiskäden muotoon. Kun käyttäjä puristaa yhtä joustavista painikkeista, syntyvä sähköinen signaali auttaa ohjaamaan digitaalista syntetisaattoria.
Tutkijat valmistivat myös metamateriaalista valmistetun ohjaussauvan Pac-Manin pelaamiseen. Ymmärtämällä, miten ihmiset kohdistavat voimaa tähän ohjaussauvaan, suunnittelijat voivat suunnitella ainutlaatuisia kahvojen muotoja ja kokoja ihmisille, joilla on rajoitettu ote tietyissä suunnissa.
Tutkimusraportin toinen kirjoittaja sanoi: ”Voimme havaita liikettä missä tahansa 3D-tulostetussa objektissa. Musiikista pelikäyttöliittymiin, potentiaali on todella jännittävä.”
Tutkijat ovat myös luoneet MetaSense-nimisen 3D-muokkausohjelmiston, joka auttaa käyttäjiä rakentamaan interaktiivisia laitteita näitä metamateriaaleja käyttäen. Se simuloi, miten 3D-tulostettu objekti muuttaa muotoaan erilaisten voimien vaikutuksesta, ja laskee, mitkä solut muuttuvat eniten ja sopivat parhaiten käytettäväksi elektrodeina.
MetaSensen avulla suunnittelijat voivat tulostaa 3D-rakenteita, joissa on sisäänrakennetut tunnistusominaisuudet, yhdellä kertaa. Tämä tekee laitteiden, kuten joystickien, prototyyppien valmistamisesta erittäin nopeaa, ja ne voidaan räätälöidä yksilöille, joilla on erilaisia esteettömyystarpeita.
Satojen tai tuhansien anturiyksiköiden upottaminen esineeseen voi auttaa saavuttamaan korkean resoluution reaaliaikaisen analyysin siitä, miten käyttäjät ovat vuorovaikutuksessa sen kanssa. Esimerkiksi tästä metamateriaalista valmistettu älytuoli voi tunnistaa käyttäjän kehon ja kytkeä sitten päälle valon tai television tai kerätä tietoja myöhempää analyysia varten, kuten kehon asennon havaitsemista ja korjaamista varten. Näitä metamateriaaleja voidaan käyttää myös puettavissa sovelluksissa.
Julkaisun aika: 27.9.2021
