3D-gedruckte Kunststoffobjekte können ohne Elektronik Wifi-Verbindung herstellen

Ein Forscherteam der University of Washington hat 3D-gedruckte Kunststoffobjekte und Sensoren entwickelt, welche ohne jegliche Elektronik Daten sammeln sowie mit Wifi-verbundenen Geräten kommunizieren können. Die bereits erstellten CAD-Modelle werden als Open Source Quelle zum kostenlosen Download bereitgestellt.

Schon seit langer Zeit suchten die Forscher der University of Washington nach einem Weg, um drahtlos (mit Wifi) mit Plastik zu kommunizieren. Nun habt die Forschergruppe eine intelligente Methode gefunden, um scheinbar gewöhnliche 3D-gedruckte Objekte in voll vernetzte intelligente Geräte zu verwandeln. Das wohl Beeindruckendste ist die Tatsache, dass diese neue Methode komplett auf Elektronik verzichtet.

Präsentiert wurde diese Forschungsarbeit auf der diesjährigen Association for Computing Machinery’s SIGGRAPH Conference and Exhibition on Computer Graphics and Interactive Techniques in Asien. In dieser Arbeit erklären die Forscher, wie dieses Prinzip gewöhnliche Haushaltsgegenstände in IoT-verbundene Systeme verwandeln kann.

“Unser Ziel war es, etwas zu schaffen, das einfach zu Hause aus Ihrem 3D-Drucker kommt und nützliche Informationen an andere Geräte senden kann”, sagt Vikram Iyer, Co-Hauptautor der Forschungsarbeit und UW Elektrotechnik-Doktorand.

All dies funktioniert durch den Einsatz von Backscatter-Techniken. Diese Techniken ermöglichen es Geräten mit anderen Geräten zu kommunizieren und Informationen auszutauschen. Möglich wird das durch die Verwendung einer Antenne, welche durch reflektierte Radiosignale Daten übertragen kann. Diese Daten können in weiterer Folge von einem Wifi-Router oder anderen elektronischen Gerät ausgestrahlt und wiedergegeben werden.

Einfacher formuliert bedeutet dieser Vorgang, dass die 3D-gedruckten Kunststoffobjekte keine direkten Informationen senden, sondern veränderbare Muster, in welchen die zu übertragenden Informationen eingebettet sind. Diese Muster können in weiterer Folge von einem drahtlosen Elektro-Gerät entschlüsselt und gelesen werden.

Neben den Kunststoffobjekten selbst wurden überdies auch die Antennen aus Kunststoff-Kupfer-Filament 3D-gedruckt.

Um Informationen aufnehmen zu können, sind die Geräte allerdings auf physische Bewegung angewiesen. Beispielsweise werden Zahnräder und Federn durch Aktionen wie das Drücken einer Taste oder das Verschieben eines Schiebers ausgelöst werden. Durch diese mechanischen Änderungen wird ein leitender Schalter ausgelöst, welcher die Antenne intermittierend verbindet (oder trennt) und dabei ihren reflektierenden Zustand ändert.

Der Einsatz dieser 3D-gedruckten Objekte könnte bei täglichen Aufgaben – vor allem im Haushalt – sehr hilfreich sein. Zum Beispiel könnte ein Waschmittel-Deckel erkennen, wann die Flasche leer ist, Musiklautstärke könnte durch einen batterielosen Schieberegler gesteuert werden oder auch ein Knopf, der automatisch Lebensmittel-Bestellungen versendet ist denk- und machbar.

Weiters sind die eingebauten Zahnräder, Federn und Sensoren in der Lage Dinge automatisch zu Steuern, wie leitender Autor der Forschungsarbeit sowie Professor an der Paul G. Allen School of Computer Wissenschaft und Technik Shyam Gollakota:

“Wenn man zum Beispiel Waschmittel aus einer Tide-Flasche eingießt, sagt die Geschwindigkeit, mit der sich die Zahnräder drehen, wie viel Seife herausfließt. Die Interaktion zwischen dem 3D-gedruckten Schalter und der Antenne überträgt diese Daten drahtlos.”

Die CAD Modelle für diese 3D-gedruckten Kunststoffobjekte stehen auf der Webseite der University of Washington für den kostenlosen Download zur Verfügung.

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