I dispositivi rotanti stampati in 3D possono percepire come si muovono grazie ad un nuovo sistema che consente ai produttori di incorporare sensori in ingranaggi e altri meccanismi di rotazione con un solo passaggio in una stampante 3D. Gli ingegneri del MIT hanno sviluppato un modo per integrare facilmente i sensori in questi tipi di meccanismi, con la stampa 3D. L’integrazione di sensori nei meccanismi di rotazione potrebbe consentire agli ingegneri di costruire cerniere intelligenti che sanno quando una porta è stata aperta o ingranaggi all’interno di un motore che dicono a un meccanico quanto velocemente stanno ruotando.
Anche se i progressi nella stampa 3D consentono una rapida fabbricazione di meccanismi di rotazione, l’integrazione dei sensori nei progetti è ancora notoriamente difficile. A causa della complessità delle parti rotanti, i sensori vengono tipicamente incorporati manualmente, dopo che il dispositivo è già stato prodotto.
Tuttavia, il nuovo sistema MechSense, sviluppato dai ricercatori del MIT, consente di stampare sensori in 3D direttamente nelle parti mobili di un meccanismo utilizzando un filamento di stampa 3D conduttivo. Ciò offre ai dispositivi la capacità di rilevare la loro posizione angolare, la velocità di rotazione e la direzione di rotazione.
Con MechSense, un produttore può produrre meccanismi di rotazione con sensori integrati in un solo passaggio utilizzando una stampante 3D multi-materiale. I ricercatori hanno anche creato un plug-in per il software di progettazione assistita da computer SolidWorks che integra automaticamente i sensori in un modello del meccanismo, che potrebbe quindi essere inviato direttamente alla stampante 3D per la fabbricazione.
L’integrazione dei sensori nei meccanismi di rotazione potrebbe consentire agli ingegneri di prototipare rapidamente dispositivi con parti rotanti, come turbine o motori, incorporando il rilevamento direttamente nei progetti. Potrebbe essere particolarmente utile nella creazione di interfacce utente tangibili per ambienti di realtà aumentata, in cui il rilevamento è fondamentale per tracciare i movimenti di un utente e l’interazione con gli oggetti.
La ricerca, che sarà presentata alla conferenza ACM CHI sui fattori umani nei sistemi informatici, è stata condotta da un team di ricercatori del MIT, tra cui la studentessa laureata in ingegneria meccanica Marwa AlAlawi, l’ex postdoc presso il MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) Michael Wessely, e l’autrice senior Stefanie Mueller, professore associato nei dipartimenti di ingegneria elettrica e informatica e ingegneria meccanica del MIT e membro del CSAIL.
Il rilevamento capacitivo integrato consente l’incorporazione di sensori nei meccanismi di rotazione senza interferire con il movimento del dispositivo. Un sensore capacitivo può rilevare i cambiamenti del campo elettrico tra le piastre di un condensatore, che può essere utilizzato per calcolare la velocità di rotazione. Il sensore MechSense utilizza una piastra rotante e tre patch di materiale conduttivo su una piastra fissa per rilevare i cambiamenti di capacità. L’estensione SolidWorks semplifica il processo di integrazione dei sensori stampandoli direttamente nelle parti mobili di un meccanismo. Il sistema è stato utilizzato per prototipare diversi dispositivi, tra cui una lampada da scrivania intelligente, un riduttore planetario e una ruota che misura la distanza. I ricercatori intendono esplorare come aumentare la robustezza del loro design del sensore e sviluppare sensori stampabili per altri tipi di meccanismi di movimento.
Il sistema MechSense offre un modo innovativo per incorporare i sensori nei meccanismi rotanti, consentendo agli ingegneri di costruire dispositivi più intelligenti e interattivi. Inoltre, semplifica notevolmente il processo di produzione, eliminando la necessità di integrare manualmente i sensori nei dispositivi rotanti, il che può comportare problemi di aggrovigliamento dei fili e ostacolare la rotazione dei componenti.
La tecnologia dei sensori capacitivi utilizzata in MechSense è particolarmente utile per i meccanismi rotanti, poiché consente di rilevare i cambiamenti nel campo elettrico tra le piastre del condensatore senza contatto fisico, evitando così problemi di ostacoli e aggrovigliamenti dei fili.
L’approccio innovativo dei ricercatori del MIT nel progettare un sistema di rilevamento integrato in meccanismi rotanti offre molte applicazioni pratiche, come la creazione di interfacce utente tangibili per ambienti di realtà aumentata, dove il rilevamento è fondamentale per tracciare i movimenti dell’utente e l’interazione con gli oggetti.
Con l’estensione SolidWorks, i produttori possono creare facilmente modelli di meccanismi rotanti con i sensori integrati, semplificando ulteriormente il processo di produzione e consentendo la prototipazione rapida di dispositivi con parti rotanti, come turbine o motori, incorporando il rilevamento direttamente nei progetti.
In futuro, il sistema MechSense potrebbe essere ulteriormente sviluppato per sensori stampabili per altri tipi di meccanismi di movimento e aumentare la robustezza del loro design del sensore rispetto al rumore esterno. Ciò fornirà una base per la creazione di dispositivi elettronici con pochissimi rifiuti elettronici, che sono anche di dimensioni ridotte ma funzionano in modo efficiente.
Qui, hanno usato il sistema per progettare una ruota che misura la distanza mentre rotola su una superficie.
Crediti:
Credito: per gentile concessione dei ricercatori.
A cura di MIT Notizie
I ricercatori del MIT hanno creato un sistema che consente ai produttori di incorporare i sensori direttamente nei meccanismi di rotazione con un solo passaggio in una stampante 3D.
Ciò conferisce ai meccanismi di rotazione come gli ingranaggi all’interno di un motore la capacità di percepire la loro posizione angolare, la velocità di rotazione e la direzione di rotazione.
Crediti:
Credito: per gentile concessione dei ricercatori.
A cura di MIT Notizie