Czujniki i kontrolery Wi‑Fi prosto z drukarki 3D – mechanika zastąpiła elektronikę

Domowe drukarki 3D są wspaniałymi zabawkami, ale po wydrukowaniukilku kubków, obudowy do Raspberry Pi i figurek do Warhammera niebardzo wiadomo, co robić z nimi dalej. Naukowcy z University ofWashington okazali się mieć jednak niezwykłą wyobraźnię.Wydrukowali sobie obiekty, które działają z siecią Wi-Fi… bezjakichkolwiek elementów elektronicznych.

*Wyobraźcie sobie butelkę płynudo prania, która może wykryć, że mydło się kończy – iautomatycznie połączyć się z internetem, by zamówić kolejneopakowanie – *piszą VikramIyer, Justin Chan i Shyamnath Gollakota w swoimartykule o drukowaniu 3D bezprzewodowo połączonych obiektów.Zadanie wydaje się niemożliwe: z drukarki przestrzennej ma wyjśćobiekt, który będzie wysyłał użyteczne informacje do innychurządzeń. Żadnych mikrokontrolerów, żadnych czipów radiowych…więc jak, magia?

Nicz tego, zwykła fizyka. Należy przypomnieć sobie o zjawiskurozpraszania wstecznego, w którym dochodzi do odbicia od powierzchnifal czy cząstek tak, że biegną one wstecz względem pierwotnegokierunku ruchu. To właśnie zjawisko wykorzystali amerykańscybadacze. Zastąpili aktywność elektrycznych komponentów ruchemwydrukowanych mechanicznych części, takich jak koła zębate,przekładnie czy sprężyny.

Zerojedynkowainformacja zostaje więc zakodowana w stanie mechanicznym urządzenia,np. ustawieniu koła zębatego. Energia zmagazynowaa w sprężynie,pochodząca z różnego rodzaju ruchów, takich jak np. wylewaniepłynu z butelki, powoduje przełączenie stanu urządzenia ichwilowe aktywowanie anteny, wydrukowanej ze specjalnego filamentu zdodatkiem miedzianego proszku.

Transmisjadanych zachodzi poprzez odbijanie od tej anteny sygnałów radiowychwysyłanych przez router. Wzorzec odbicia jest informacją, którazostaje zdekodowana przez działające na odbiorniku Wi-Fioprogramowanie. W ten sposób szybkość obrotu kół zębatychpodczas wylewania płynu z butelki może powiedzieć systemowiinformatycznemu, ile go jeszcze pozostało.

Jakdo tej pory przygotowano całkiem spory zbiór takich mechanicznychsensorów, które przekazują informacje poprzez wstecznerozpraszanie – miernik szybkości wiatru, wagę, miernik przepływuwody i wspomnianą zakrętkę do butli z mydłem. Powstały teżtakie elementy mechaniczne jak przycisk, pokrętło i suwak, któremogą wchodzić bezprzewodowo w interakcje z dowolnym urządzeniemelektronicznym.

Dodrukowania tego wszystkiego wykorzystano drukarkę MakeItPro-M, sprzedawaną obecnie za ok. 3 tysiące dolarów. Antenydrukowane były za pomocą specjalnego filamentu Electrifi.Wszystkie modele zaprojektowano w programie OpenScad, a następnieprzekonwertowano za pomocą Simplify3D do formatu czytelnego dladrukarek przestrzennych. Co w tym wszystkim najlepsze, modeleudostępniono w domenie publicznej – możecie je pobrać ze stronyuniwersytetu.