Certains objets imprimés en 3D peuvent désormais être « touchés » grâce à une nouvelle technologie intégrant des capteurs directement dans leurs matériaux. Une nouvelle étude révèle que ces recherches pourraient déboucher sur de nouveaux dispositifs interactifs, tels que des meubles intelligents.
Cette nouvelle technologie utilise des métamatériaux – des substances constituées d'une grille d'unités répétitives – pour imprimer des objets en 3D. Lorsqu'une force est appliquée à un métamatériau flexible, certaines de ses cellules peuvent s'étirer ou se comprimer. Les électrodes intégrées à ces structures peuvent détecter l'amplitude et la direction de ces changements de forme, ainsi que la rotation et l'accélération.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont fabriqué des objets en plastique flexible et en filaments conducteurs, dont les cellules ne mesurent que 5 mm de large.
Chaque cellule possède deux parois opposées constituées de filaments conducteurs et de plastique non conducteur, ces parois conductrices servant d'électrodes. La force appliquée à l'objet modifie la distance et la zone de chevauchement entre les électrodes opposées, produisant un signal électrique détaillant la force appliquée. Le coauteur du rapport de recherche explique que cette nouvelle technologie permet ainsi « d'intégrer de manière transparente et discrète la technologie de détection aux objets imprimés ».
Les chercheurs affirment que ces métamatériaux peuvent aider les concepteurs à créer et à ajuster rapidement des périphériques d'entrée informatiques flexibles. Par exemple, ils ont utilisé ces métamatériaux pour créer un contrôleur musical conçu pour épouser la forme d'une main humaine. Lorsque l'utilisateur appuie sur l'un des boutons flexibles, le signal électrique généré permet de contrôler un synthétiseur numérique.
Les scientifiques ont également conçu un joystick en métamatériaux pour jouer à Pac-Man. En comprenant comment les gens exercent une force sur ce joystick, les concepteurs peuvent concevoir des poignées aux formes et tailles uniques pour les personnes ayant une préhension limitée dans certaines directions.
Le co-auteur du rapport de recherche a déclaré : « Nous pouvons percevoir le mouvement dans n’importe quel objet imprimé en 3D. De la musique aux interfaces de jeu, le potentiel est vraiment prometteur. »
Les chercheurs ont également créé un logiciel d'édition 3D, appelé MetaSense, pour aider les utilisateurs à construire des dispositifs interactifs à partir de ces métamatériaux. Ce logiciel simule la déformation d'un objet imprimé en 3D sous l'effet de différentes forces et calcule les cellules les plus sensibles aux variations et les plus adaptées à une utilisation comme électrodes.
MetaSense permet aux concepteurs d'imprimer en 3D des structures intégrant des capteurs en une seule opération. Le prototypage d'appareils, tels que des joysticks, est ainsi extrêmement rapide et personnalisable pour répondre aux besoins d'accessibilité des personnes.
L'intégration de centaines, voire de milliers, de capteurs dans un objet permet d'analyser en temps réel et en haute résolution la façon dont les utilisateurs interagissent avec lui. Par exemple, une chaise intelligente fabriquée à partir de ce métamatériau peut détecter le corps de l'utilisateur, puis allumer une lumière ou un téléviseur, ou encore collecter des données pour une analyse ultérieure, comme la détection et la correction de la posture. Ces métamatériaux pourraient également trouver une application dans des applications portables.
Date de publication : 27 septembre 2021
