Algunos tipos de objetos impresos en 3D ahora se pueden "sentir" gracias a una nueva tecnología que incorpora sensores directamente en sus materiales. Un nuevo estudio ha descubierto que esta investigación podría dar lugar a nuevos dispositivos interactivos, como muebles inteligentes.
Esta nueva tecnología utiliza metamateriales (sustancias compuestas por una red de unidades repetitivas) para imprimir objetos en 3D. Al aplicar fuerza a un metamaterial flexible, algunas de sus células pueden estirarse o comprimirse. Los electrodos incorporados a estas estructuras pueden detectar la magnitud y la dirección de estos cambios de forma, así como la rotación y la aceleración.
En este nuevo estudio, los investigadores fabricaron objetos de plástico flexible y filamentos conductores. Estos tienen celdas de hasta 5 mm de ancho.
Cada celda tiene dos paredes opuestas hechas de filamentos conductores y plástico no conductor, que actúan como electrodos. La fuerza aplicada al objeto modifica la distancia y el área de superposición entre los electrodos opuestos, lo que produce una señal eléctrica que muestra detalles sobre la fuerza aplicada. El coautor del informe de investigación afirmó que, de esta manera, esta nueva tecnología puede integrar de forma fluida y discreta la tecnología de detección en objetos impresos.
Los investigadores afirman que estos metamateriales pueden ayudar a los diseñadores a crear y ajustar rápidamente dispositivos flexibles de entrada de datos. Por ejemplo, los utilizaron para crear un controlador de música diseñado para adaptarse a la forma de una mano humana. Cuando el usuario presiona uno de los botones flexibles, la señal eléctrica generada ayuda a controlar un sintetizador digital.
Los científicos también crearon un joystick metamaterial para jugar al Pac-Man. Al comprender cómo las personas aplican fuerza sobre este joystick, los diseñadores pueden diseñar mangos con formas y tamaños únicos para personas con agarre limitado en ciertas direcciones.
El coautor del informe de investigación afirmó: «Podemos percibir el movimiento en cualquier objeto impreso en 3D. Desde la música hasta las interfaces de juegos, el potencial es realmente emocionante».
Los investigadores también han creado un software de edición 3D, llamado MetaSense, para ayudar a los usuarios a construir dispositivos interactivos con estos metamateriales. Este software simula la deformación de un objeto impreso en 3D al aplicar diferentes fuerzas y calcula qué células experimentan mayores cambios y son las más adecuadas para su uso como electrodos.
MetaSense permite a los diseñadores imprimir estructuras en 3D con sensores integrados de una sola vez. Esto agiliza enormemente el prototipado de dispositivos, como joysticks, que pueden personalizarse para personas con diferentes necesidades de accesibilidad.
Integrar cientos o miles de sensores en un objeto puede ayudar a obtener un análisis de alta resolución y en tiempo real de cómo interactúan los usuarios con él. Por ejemplo, una silla inteligente fabricada con este metamaterial puede detectar el cuerpo del usuario y luego encender una luz o un televisor, o recopilar datos para su posterior análisis, como la detección y corrección de la postura corporal. Estos metamateriales también podrían utilizarse en aplicaciones wearables.
Hora de publicación: 27 de septiembre de 2021
