Pesquisadores criam objetos 3D capazes de se conectar à rede wi-fi sem dispositivos eletrônicos

Engenheiros da Universidade de Washington desenvolveram os primeiros objetos plásticos impressos em 3-D que conseguem coletar dados úteis e se comunicar com outros dispositivos conectados à rede wifi por conta própria, sem precisar recorrer a aparelhos eletrônicos. Um deles (foto), por exemplo, é uma garrafa capaz de perceber quando seu sabão líquido está acabando – e automaticamente se conectar à internet para comprar mais.

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Entre outros produtos que podem ser criados, estão um controle sem bateria capaz de controlar o volume da música e um sensor de água que envia um alarme para seu telefone caso detecte algum vazamento.

"Nosso objetivo era criar algo que acabasse de sair da sua impressora 3-D em casa e pudesse enviar informações úteis para outros dispositivos. O maior desafio era como se comunicar sem fio com WiFi, usando apenas plástico? Isso é algo que ninguém conseguiu fazer antes", disse o coautor da pesquisa, Vikram Iyer.

Para isso, a equipe substituiu algumas funções normalmente realizadas por componentes elétricos por movimentos mecânicos ativados por molas, engrenagens, interruptores e outras peças que podem ser impressas em 3D.

O sistema criado utilizou uma antena (foto) para transmitir dados, refletindo os sinais de rádio emitidos por um roteador WiFi ou por outro dispositivo. As informações incorporadas nesses padrões refletidos puderam ser decodificadas por um receptor WiFi. Neste caso, a antena estava contida em um objeto impresso 3-D feito de filamento de impressão condutor que misturava plástico com cobre.

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O movimento físico, como o de pressionar um botão ou o de sair sabão em pó de uma garrafa, desencadeia engrenagens e molas em outro lugar no objeto impresso tridimensional que faz com que um interruptor condutor conecte ou desconecte intermitentemente com a antena e altere o seu estado reflexivo.

Na foto abaixo, é possível ver as engrenagens impressas em 3-D (em branco) e a mola (espiral azul) alternando um interruptor feito de plástico condutor (caixa branca com superfície cinza). O interruptor altera o estado reflexivo da antena impressa em 3-D (faixa de cinza) para transmitir dados úteis para um receptor Wi-Fi. A forma das engrenagens e a velocidade em que se deslocam codificam os dados digitais.

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A informação, na forma de 1s e 0s, é codificada pela presença ou ausência do dente em uma engrenagem. A energia de uma mola comanda o sistema de engrenagem e a largura e o padrão de dentes da engrenagem controlam quanto tempo o interruptor faz contato com a antena, criando padrões de sinais refletidos que podem ser decodificados por um receptor Wi-Fi.

"Ao sair sabão de uma garrafa, por exemplo, a velocidade com que as engrenagens giram diz quanto líquido está sendo perdido. A interação entre o interruptor impresso em 3-D e a antena transmite sem fio esses dados. Então, o receptor pode acompanhar a quantidade de sabão restante e, quando estiver acabando, ele envia automaticamente uma mensagem para seu aplicativo Amazon para pedir mais", explica o autor principal, Shyam Gollakota.

A equipe da UW também usou rotas de rolagem de plástico impressas 3-D, controles deslizantes e botões que podem interagir sem fio com computadores, telefones e outros dispositivos conectados à rede wi-fi (foto abaixo). O time imprimiu várias ferramentas diferentes que conseguiram detectar e enviar informações com sucesso para outros dispositivos conectados: um medidor de vento, um medidor de fluxo de água e uma escala. Eles também imprimiram widgets de entrada WiFi, como botões e controles deslizantes, que podem ser personalizados para se comunicar com outros dispositivos inteligentes e permitir um rico ecossistema de "objetos falantes" que podem interagir.

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A equipe da UW também demonstrou como usar as propriedades magnéticas de algum material impresso 3-D para codificar de forma invisível dados estáticos nos objetos abaixo (foto), o que poderia ser útil para o rastreamento de inventário ou para ajudar os robôs a interagir com eles. Usando um tipo diferente de filamento de impressão 3-D que combina plástico com ferro, a equipe também alavancou propriedades magnéticas para codificar de forma invisível informações estáticas em objetos impressos tridimensionais - que podem variar de identificação de código de barras para fins de inventário ou informações sobre o objeto que conta com um robô para interagir com ele.

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A pesquisa foi financiada pela National Science Foundation, Alfred P. Sloan Fellowship e Google. Veja o vídeo explicativo clicando aqui.