Capricate平臺(tái)可在3D打印對(duì)象表面嵌入傳感器

目前，3D打印機(jī)器人和其它電子物品已經(jīng)“泛濫成災(zāi)”，到處都能找到。但是要真正將它們做出來(lái)卻依然十分困難，因?yàn)檫@些項(xiàng)目通常很復(fù)雜，而且需要的工作量也很大。為解決這一難題，一些研究項(xiàng)目嘗試了多種簡(jiǎn)化的方法，比如暫停3D打印然后插入電子器件。最近，德國(guó)Darmstadt工業(yè)大學(xué)的一隊(duì)研究人員想出了一個(gè)更妙的解決方案：他們開(kāi)發(fā)出了一個(gè)名為Capricate的平臺(tái)，該平臺(tái)能夠借助碳填充ABS線材將3D打印對(duì)象的表面變成傳感器。

研究團(tuán)隊(duì)在已經(jīng)發(fā)表的相關(guān)論文中表示，由于嵌入電子元件非常復(fù)雜，3D打印往往是一項(xiàng)被動(dòng)的工作。“感應(yīng)電極的設(shè)計(jì)不僅乏味，而且通產(chǎn)專(zhuān)業(yè)的CAD知識(shí)。這部分是因?yàn)樵?D表面自定義形狀和區(qū)域需要在原始模型上進(jìn)行選擇、擠出和融合等手工操作。盡管多數(shù)人喜歡組裝單獨(dú)的電子元件，但這種方法會(huì)限制物體的形狀，而我們的Capricate則可以完全解決這些問(wèn)題，”研究人員表示，“它是基于多材料3D打印方法和常規(guī)的3D打印材料開(kāi)發(fā)的，不僅能夠設(shè)計(jì)和打印電容式觸摸傳感器并將其嵌入到3D打印物體中，而且可令用戶輕松在3D打印物體表面上創(chuàng)建任意造型的接觸式傳感器。”

根據(jù)已經(jīng)完成的試驗(yàn)看來(lái)，這個(gè)系統(tǒng)似乎十分實(shí)用，因?yàn)樵O(shè)計(jì)本身可基本保持不變，同時(shí)操作是可以在標(biāo)準(zhǔn)的3D建模環(huán)境中進(jìn)行的。只需先通過(guò)平臺(tái)添加接觸傳感區(qū)域，然后使用多材料的3D打印機(jī)即，而最終成品可以與包括Arduino板或平板電腦之類(lèi)的電容式多點(diǎn)觸控表面表面在內(nèi)的多種控制器相連。聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單的不可思議對(duì)不對(duì)？但它的確是真的，看看下面的視頻你就會(huì)相信了：

據(jù)中國(guó)3D打印專(zhuān)業(yè)媒體平臺(tái)南極熊了解，Capricate的工作方式是這樣的：首先，用戶可以借助一種簡(jiǎn)單的交互技術(shù)選擇模型的各個(gè)部分，之后平臺(tái)就會(huì)指示出傳感器在3D表面的粗略定位和大概尺寸。當(dāng)鼠標(biāo)光標(biāo)停留在物體的某一部分上，系統(tǒng)還會(huì)顯示出相關(guān)聯(lián)的3D形象以支持用戶。這可用于創(chuàng)建那些通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的“香蕉式連接器”插頭與控制器連接，或者通過(guò)電容式平面連接智能手機(jī)或平板電腦的的傳感器。

另外，該平臺(tái)還可實(shí)現(xiàn)兩種可以在自定義區(qū)域甚至復(fù)雜曲面上創(chuàng)建傳感器的技術(shù)：“第一種技術(shù)是制造完全與對(duì)象表面曲率一致的曲面接觸式電極。而為了明顯加速制造過(guò)程，第二種技術(shù)則使用了平板表面接觸頂級(jí)上和一個(gè)自動(dòng)傳感器校準(zhǔn)裝置來(lái)在非導(dǎo)電材料上測(cè)量變化�！毖芯咳藛T解釋說(shuō)。

說(shuō)到這里想必你已經(jīng)質(zhì)疑許久了吧？這能進(jìn)行3D打印嗎？但研究團(tuán)隊(duì)堅(jiān)卻持稱，只要將自定義的G代碼植入現(xiàn)有的切片中，大多數(shù)的桌面3D打印機(jī)都可很容易地實(shí)現(xiàn)，“在測(cè)試中，我們使用了一臺(tái)帶雙擠出機(jī)的Ultimaker Original 3D打印機(jī)和含碳量5%-8%的導(dǎo)電ABS材料（cABS）�！毖邪l(fā)團(tuán)隊(duì)表示，“至于打印設(shè)置，我們選擇了最優(yōu)的擠出溫度230℃，直徑0.8mm的噴嘴并沒(méi)有打開(kāi)冷卻風(fēng)扇�！�

盡管不同材料（cABS用于傳感器，PLA用于常規(guī)表面）之間的切換有些復(fù)雜，但他們還是成功解決了打印頭堵塞和材料殘留問(wèn)題�！盀榱朔乐苟氯�，需要將之前用過(guò)的擠出機(jī)冷卻到非流動(dòng)狀態(tài)（導(dǎo)電材料到150◦C，非導(dǎo)電材料到100◦C），然后再回到原始位置擠出另一種材料�！彼麄兘ㄗh。

盡管這一技術(shù)目前還有一些限制，比如還不能打印那些由高曲率的極小結(jié)構(gòu)組成的幾何圖形或多觸摸感應(yīng)，不過(guò)該平臺(tái)還是極具價(jià)值的。到目前為止，研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)利用它成功3D打印出了許多可穿戴產(chǎn)品，比如戒指、腕帶，以及可識(shí)別觸摸的眼睛框等。相信加以時(shí)日，他們一定會(huì)令Capricate平臺(tái)更加完善，從而實(shí)現(xiàn)更大的價(jià)值。

via 3ders