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- Capricate平臺(tái)可3D打印帶植入傳感器的對(duì)象
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2015/11/16
盡管如今網(wǎng)絡(luò)上到處充斥著酷酷3D打印機(jī)器人和其它3D打印的電子物品，但是要制作這些東西，其工作量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過進(jìn)行簡(jiǎn)單的3D打印，往往讓人望而卻步。與此同時(shí)也有很多人正在想辦法讓這一過程變得更加簡(jiǎn)單，比如暫停3D打印插入電子器件等。如今，德國(guó)Darmstadt工業(yè)大學(xué)的一隊(duì)研究人員找到了有一個(gè)更加聰明的解決方案，他們開發(fā)出了一個(gè)名為Capricate的平臺(tái)，該平臺(tái)能夠在摻了碳的ABS線材的幫助下，把3D打印對(duì)象的表面變成傳感器。
研究團(tuán)隊(duì)在一篇名為《Capricate：一個(gè)設(shè)計(jì)和3D打印電容式觸摸傳感器以用于交互對(duì)像的制造管道（Capricate: A Fabrication Pipeline to Design and 3D Print CapacitiveTouch Sensors for Interactive Objects）》的論文中詳細(xì)介紹的了個(gè)有趣的平臺(tái)。該論文的作者包括Martin Schmitz、Mohammadreza Khalilbeigi、Matthias Balwierz、Roman Lissermann、Max Muhlhauser、Jurgen Steimle等。
正如他們?cè)谒麄兊恼撐闹薪忉屨f：“感應(yīng)電極的設(shè)計(jì)仍然是一項(xiàng)相當(dāng)乏味的工作，往往需要CAD方面的專業(yè)知識(shí)。還有部分原因是在3D表面自定義區(qū)域，往往需要在原有模型中手工進(jìn)行選擇、擠出和融合�！彪m然大多數(shù)人傾向于將電子器件作為一個(gè)部件單獨(dú)組裝，但是這種辦法會(huì)使對(duì)象的形狀選擇受到限制。研究人員們說，這對(duì)于Capricate來說都不是問題�！斑@是一個(gè)設(shè)計(jì)和打印電容式觸摸傳感器并將其置入3D打印對(duì)象的制造管道。它基于多材料的3D打印方法，使用的是市場(chǎng)上現(xiàn)成的材料和3D打印機(jī)。我們的設(shè)計(jì)工具允許用戶輕松地在對(duì)象的3D表面上輕松創(chuàng)建自定義形狀�！彼麄�?cè)谡撐闹袑懙馈?br/>
目前來看，這個(gè)系統(tǒng)似乎十分實(shí)用，其設(shè)計(jì)本身能夠在很大程度上保持不變，而且可以在標(biāo)準(zhǔn)的3D建模環(huán)境中使用。通過Capricate可以將觸摸傳感器的區(qū)域添加進(jìn)去，然后通過多材料桌面型3D打印機(jī)將其打印出來。而最終的結(jié)果可以與種類繁多的控制器比如Arduino，或者電容式多點(diǎn)觸摸表面，如平板電腦，相連。聽起來似乎太簡(jiǎn)單了，但它是真的。
那它是如何工作的呢？在Capricate上，用戶可以使用一種簡(jiǎn)單的交互技術(shù)選擇模型的各個(gè)部分：“在選擇是否應(yīng)創(chuàng)建一個(gè)觸摸按鈕或網(wǎng)格之后，她會(huì)指示傳感器在3D表面的粗略位置和大致尺寸。當(dāng)用戶的鼠標(biāo)光標(biāo)懸停在對(duì)象的某一部分時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將相關(guān)需要的3D表面可視化出來�！彼麄兘忉屨f。這可以用于創(chuàng)建那些通過標(biāo)準(zhǔn)的香蕉式連接器插槽與控制器連接，或者通過電容式平面連接智能手機(jī)或平板電腦的感應(yīng)器。
有兩種技術(shù)可以在自定義形狀的區(qū)域，甚至包括復(fù)雜的曲面，上創(chuàng)建傳感器：“第一種方法是制造完全與對(duì)象表面曲率一致的曲面觸摸電極。而為了大大加快制造過程，第二種方法則使用了平面的底部觸摸電極上覆非導(dǎo)電材料，并使用一個(gè)自動(dòng)傳感器校準(zhǔn)裝置來糾正誤差�！毖芯咳藛T寫道。
或許您會(huì)認(rèn)為，這能3D打印出來嗎？該研究團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持稱大多數(shù)的桌面3D打印機(jī)都能很容易地打印出來，不過要將自定義的G代碼注入現(xiàn)有的切片過程�！拔覀兪褂昧艘慌_(tái)帶雙擠出機(jī)的Ultimaker Original 3D打印機(jī)，和加了5-8%的碳的商用導(dǎo)電性ABS材料（cABS，售價(jià)每公斤50加元）。我們?cè)诖蛴r(shí)設(shè)定了最優(yōu)的擠出溫度230攝氏度，噴嘴直徑0.8毫米，并且關(guān)掉了冷卻風(fēng)扇。”他們說。
盡管不同材料（cABS用于傳感器，PLA用于常規(guī)對(duì)象）之間切換可能會(huì)有點(diǎn)復(fù)雜，但他們成功解決了打印頭堵塞和材料殘余問題。“為了防止堵塞，要先將之前使用的擠出機(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），然后再開始下一個(gè)材料�！彼麄兘ㄗh稱。至于材料殘余可以通過將材料回縮1毫米來解決。
當(dāng)然，這一技術(shù)還有一些限制，目前尚無法實(shí)現(xiàn)那些由高曲率的極小結(jié)構(gòu)組成的幾何圖形。研究人員稱這項(xiàng)技術(shù)可以用于3D打印個(gè)性化的可穿戴產(chǎn)品，比如指環(huán)、手環(huán)，以及可以識(shí)別觸摸的眼睛框等。
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