Grâce à une nouvelle technologie permettant d'intégrer des capteurs directement dans les matériaux d'objets imprimés en 3D, il est désormais possible d'en ressentir le toucher. Une étude récente suggère que ces recherches pourraient mener à la création de nouveaux dispositifs interactifs, comme des meubles intelligents.
Cette nouvelle technologie utilise des métamatériaux — des substances composées 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 permettent de détecter l'amplitude et la direction de ces déformations, ainsi que la rotation et l'accélération.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont fabriqué des objets composés de plastique flexible et de filaments conducteurs. Ces objets comportent des cellules d'une largeur minimale de 5 mm.
Chaque cellule est constituée de deux parois opposées, l'une en filaments conducteurs et l'autre en plastique non conducteur. Les parois conductrices servent d'électrodes. La force appliquée à l'objet modifie la distance et la surface de recouvrement entre ces électrodes, générant un signal électrique qui renseigne sur la force en question. Selon le co-auteur du rapport de recherche, cette nouvelle technologie permet ainsi d'intégrer « de manière transparente et non intrusive la technologie de détection aux objets imprimés ».
Des chercheurs affirment que ces métamatériaux peuvent aider les concepteurs à créer et à adapter rapidement des périphériques d'entrée informatiques flexibles. Par exemple, ils les ont utilisés pour créer une manette de musique épousant la forme d'une main. Lorsque l'utilisateur appuie sur l'un des boutons flexibles, le signal électrique généré permet de contrôler un synthétiseur numérique.
Les scientifiques ont également créé un joystick en métamatériau pour jouer à Pac-Man. En analysant la manière dont les utilisateurs exercent une force sur ce joystick, les concepteurs peuvent créer des poignées aux formes et dimensions adaptées aux 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 jeux, le potentiel est vraiment passionnant. »
Des chercheurs ont également créé un logiciel d'édition 3D, appelé MetaSense, pour aider les utilisateurs à concevoir 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 détermine quelles cellules se déforment le plus et sont les plus adaptées à une utilisation comme électrodes.
MetaSense permet aux concepteurs d'imprimer en 3D des structures dotées de capteurs intégrés en une seule étape. Le prototypage d'appareils, comme les joysticks, devient ainsi extrêmement rapide et personnalisable pour répondre aux besoins d'accessibilité de chacun.
L'intégration de centaines, voire de milliers, de capteurs dans un objet permet une analyse en temps réel et haute résolution des interactions de l'utilisateur. Par exemple, un fauteuil intelligent fabriqué à partir de ce métamatériau peut détecter les mouvements de l'utilisateur et 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 des applications dans le domaine des objets connectés.
Date de publication : 27 septembre 2021
