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Hemos recorrido un largo camino desde que el primer artículo impreso en 3D nos llegó como un ocular, ahora para poder crear rápidamente cosas como piezas de automóviles, instrumentos musicales e incluso tejidos biológicos y organoides.
Si bien la mayoría de estos elementos se pueden diseñar libremente y fabricar rápidamente, agregar componentes electrónicos para incorporar elementos como sensores, chips y balizas generalmente requiere que diseñe los dos por separado, lo que dificulta la creación de elementos en los que las funciones añadidas se integren fácilmente en la forma.
Ahora, un entorno de diseño 3D del Laboratorio de Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT permite a los usuarios iterar la forma electrónica y la función de un objeto en un solo espacio. cohesivo, para agregar sensores existentes a prototipos de etapa inicial.
El equipo probó el sistema, llamado MorphSensor, modelando una máscara N95 con un sensor de humedad, un anillo sensor de temperatura y gafas que monitorean la absorción de luz para proteger la salud. ojos.
MorphSensor convierte automáticamente los diseños electrónicos en modelos 3D, luego permite a los usuarios iterar sobre la geometría y manipular las partes de detección activas. Podría verse como una imagen 2D de un par de AirPods y un modelo de sensor, donde una persona podría cambiar el diseño hasta que el sensor esté integrado, impreso y pegado. en el elemento.
Para probar la efectividad de MorphSensor, los investigadores crearon una evaluación basada en procedimientos de prueba y ensamblaje industrial estándar. Los datos mostraron que MorphSensor puede igualar los módulos de sensores comerciales con pequeños márgenes de error, tanto para sensores analógicos como digitales.
"MorphSensor encaja en mi visión a largo plazo de algo llamado 'creación rápida de prototipos de funciones', con el objetivo de crear objetos interactivos donde las funciones se integran directamente en el formulario y se fabrican de una sola vez, incluso para usuarios no expertos ”, dice el estudiante de doctorado de CSAIL Junyi Zhu, autor principal de un nuevo artículo sobre el proyecto. "Esto ofrece la promesa de que, durante la creación de prototipos, la forma del objeto podría seguir su función designada y la función podría adaptarse a su forma física".
MorphSensor en acción
Imagínese poder tener su propio laboratorio de diseño donde, en lugar de tener que comprar nuevos artículos, podría actualizar de manera rentable sus propios artículos utilizando un único sistema de diseño y hardware.
Por ejemplo, suponga que desea actualizar su mascarilla para controlar la calidad del aire circundante. Con MorphSensor, los usuarios primero deben diseñar o importar el modelo de máscara facial 3D y los módulos de sensor de la base de datos de MorphSensor o archivos de código abierto en línea. El sistema generaría entonces un modelo 3D con componentes electrónicos individuales (con cables eléctricos conectados entre ellos) y codificación de colores para resaltar los componentes de detección activos.
Luego, los diseñadores pueden arrastrar y soltar componentes electrónicos directamente en el protector facial y rotarlos según las necesidades del diseño. Finalmente, los usuarios dibujan cables físicos en el diseño donde quieren que aparezcan, usando las instrucciones del sistema para conectar el circuito.
Una vez satisfecho con el diseño, el "sensor formado" se puede fabricar rápidamente utilizando una impresora de inyección de tinta y cinta conductora, de modo que pueda adherirse al objeto. Los usuarios también pueden subcontratar el diseño a una casa de fabricación profesional.
Para probar su sistema, el equipo repitió los EarPods para el seguimiento del sueño, que solo tomó 45 minutos para diseñar y fabricar. También actualizaron un anillo 'consciente del clima' para proporcionar orientación meteorológica, incorporando un sensor de temperatura en la geometría del anillo. Además, manipularon una máscara N95 para monitorear la contaminación del sustrato, lo que le permite alertar a su usuario cuando la máscara debe ser reemplazada.
En su forma actual, MorphSensor ayuda a los diseñadores a mantener la conectividad del circuito en todo momento, destacando los componentes que contribuyen a la detección real. Sin embargo, el equipo señala que sería beneficioso expandir este conjunto de herramientas de soporte aún más, donde las versiones futuras podrían fusionar la lógica eléctrica de múltiples módulos de sensores para eliminarlos. componentes y circuitos redundantes y ahorrar espacio (o preservar la forma del objeto).
Zhu escribió el artículo junto con el estudiante graduado del MIT Yunyi Zhu; los estudiantes universitarios Jiaming Cui, Leon Cheng, Jackson Snowden y Mark Chounlakone; el becario postdoctoral Michael Wessely; y la profesora Stefanie Mueller. El equipo presentará su trabajo virtualmente en el Simposio de Tecnología de Interfaz de Usuario y Software de ACM.
Este material se basa en el trabajo apoyado por la National Science Foundation
