Imagine una botella de detergente para la ropa que pueda detectar cuando se está quedando sin jabón, y conéctese automáticamente a Internet para hacer un pedido de más.
Con los modelos CAD que el equipo pone a disposición del público, los entusiastas de la impresión tridimensional podrán crear objetos a partir de plásticos disponibles en el mercado que se puedan comunicar de forma inalámbrica con otros dispositivos inteligentes. Eso podría incluir un control deslizante sin batería que controla el volumen de la música, un botón que ordena automáticamente más copos de maíz de Amazon o un sensor de agua que envía una alarma a su teléfono cuando detecta una fuga.
“Nuestro objetivo era crear algo que acaba de salir de su impresora 3-D en el hogar y enviar información útil a otros dispositivos”, dijo el coautor y estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica de UW, Vikram Iyer. “Pero el gran desafío es ¿cómo te comunicas de forma inalámbrica con WiFi usando solo plástico? Eso es algo que nadie ha podido hacer antes”.
El sistema se describe en un documento presentado el 30 de noviembre en la Conferencia y Exhibición SIGGRAPH de la Asociación de Maquinaria Informática sobre Gráficos por Computadora y Técnicas Interactivas en Asia .
Para imprimir en 3-D objetos que pueden comunicarse con receptores WiFi comerciales, el equipo empleó técnicas de retrodispersión que permiten a los dispositivos intercambiar información. En este caso, el equipo reemplazó algunas funciones normalmente realizadas por componentes eléctricos con movimiento mecánico activado por resortes, engranajes, interruptores y otras partes que pueden ser impresas en 3-D, tomando como base principios que permiten que los relojes sin batería tengan tiempo.
Los sistemas de retrodispersión utilizan una antena para transmitir datos al reflejar señales de radio emitidas por un enrutador WiFi u otro dispositivo. La información incrustada en esos patrones reflejados puede decodificarse mediante un receptor WiFi. En este caso, la antena está contenida en un objeto impreso tridimensional hecho de un filamento de impresión conductor que mezcla plástico con cobre.
Movimiento físico: presionando un botón, el jabón de lavandería saliendo de una botella, girando una perilla, quitando un martillo de un banco de herramientas cargado, activa engranajes y resortes en otro lugar del objeto impreso tridimensional que hace que un interruptor conductivo se conecte o desconecte intermitentemente con la antena y cambie su estado de reflexión. La información, en forma de 1s y 0s, está codificada por la presencia o ausencia del diente en un engranaje. La energía de un resorte en espiral impulsa el sistema de engranajes, y el ancho y el patrón de los dientes del engranaje controlan cuánto tiempo hace que el interruptor de retrodispersión hace contacto con la antena, creando patrones de señales reflejadas que pueden decodificarse mediante un receptor WiFi.
“A medida que vierte el detergente de una botella Tide, por ejemplo, la velocidad a la que giran los engranajes le dice cuánto fluye el jabón. La interacción entre el interruptor impreso en 3-D y la antena transmite de forma inalámbrica esa información”, dijo el Sr. autor y profesor asociado de la Escuela Allen Shyam Gollakota. “Entonces el receptor puede rastrear la cantidad de detergente que le queda y cuando cae por debajo de cierta cantidad, puede enviar automáticamente un mensaje a su aplicación de Amazon para pedir más”.
El equipo de UW Networks & Mobile Systems Lab 3-D imprimió varias herramientas diferentes que podían detectar y enviar información con éxito a otros dispositivos conectados: un medidor de viento, un medidor de flujo de agua y una báscula. También imprimieron un medidor de flujo que se utilizó para rastrear y ordenar jabón para lavar la ropa, y un soporte para el tubo de ensayo que podría usarse para administrar el inventario o medir la cantidad de líquido en cada tubo de ensayo.
También tienen widgets de entrada WiFi tridimensionales como botones, perillas y controles deslizantes que se pueden personalizar para comunicarse con otros dispositivos inteligentes en el hogar y permiten un rico ecosistema de “objetos parlantes” que pueden percibir e interactuar a la perfección con su entorno.
Utilizando un tipo diferente de filamento de impresión 3-D que combina plástico con hierro, el equipo también aprovechó las propiedades magnéticas para codificar invisiblemente información estática en objetos impresos tridimensionales, que podrían ir desde la identificación de códigos de barras con fines de inventario o información sobre el objeto que cuenta un robot cómo interactuar con él.
“Parece un objeto impreso 3-D normal, pero hay información invisible en su interior que se puede leer con su teléfono inteligente”, dijo el estudiante de doctorado de la escuela Allen y coautor principal Justin Chan.
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