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FRIKADAS: Objetos impresos en 3D que se conectan a WiFi sin electrónica alguna

Imagínate un bote de detergente líquido para la ropa que puede detectar cuándo se está quedando sin jabón y se conecta automáticamente a Internet para pedir uno nuevo. Lo que es más: imagínate que para hacerlo no necesite incorporar electrónica: que sea el propio plástico el que lo haga.

Bottella de detergente con Wifi

Parece ciencia-ficción, pero los estudiantes de doctorado e investigadores Vikram Iyer, Shyam Gollakota y Justin Chan, de la Universidad de Washington han sido los primeros en hacer que esto sea una realidad gracias a la impresión en 3D de objetos y sensores de plástico que pueden recopilar datos útiles y comunicarse por sí mismos con otros dispositivos conectados a WiFi.

No solo eso: han puesto a disposición de todo el mundo los modelos 3D que permiten conseguirlo. Gracias a ellos y tan solo utilizando una impresora 3D y plástico convencional para estos dispositivos, puedes crear objetos que se pueden comunicar de forma inalámbrica con otros dispositivos. Por ejemplo, puedes construir un control deslizante que te permita controlar el volumen de un altavoz inalámbrico o un sensor de agua que te avise al móvil si hay una fuga. Todo ello sin necesidad de electrónica ni de baterías.

¿Qué clase de brujería es esta?

Para imprimir en 3D objetos que puedan comunicarse con receptores WiFi comerciales, el equipo empleó técnicas de retrodispersión que permiten a los dispositivos intercambiar información. En este caso, el equipo reemplazó algunas funciones normalmente realizadas por componentes eléctricos por movimientos mecánicos activados por resortes, engranajes, interruptores y otras partes que pueden imprimirse en 3D, tomando prestados los principios que permiten que los relojes sin batería mantener la hora.

Esquema de funcionamiento

Los sistemas de retrodispersión utilizan una antena para transmitir datos mediante el reflejo de señales de radio emitidas por un router WiFi u otro dispositivo similar. La información incrustada en esos patrones reflejados puede decodificarse mediante un receptor WiFi. En este caso, la antena está contenida en un objeto impreso tridimensionalmente, hecho de un filamento de impresión conductor que mezcla plástico con cobre.

Un movimiento físico cualquiera (la presión de un botón, el jabón saliendo de una botella, girar una llave, el agua moviéndose por un rotor...) activa un resorte o algún engranaje en el objeto 3D que hace que un interruptor conductivo se conecte o desconecte intermitentemente con la antena y cambie el estado de reflexión de ésta.

La información, en forma de 1s y 0s, está codificada por la presencia o ausencia del diente en un engranaje. La energía de un muelle helicoidal impulsa el sistema de engranajes, y el ancho y el patrón de los dientes del engranaje controlan el tiempo que el interruptor de retrodispersión hace contacto con la antena, creando patrones de señales reflejadas que pueden decodificarse mediante un receptor WiFi (¡hey!, nadie dijo que fuese fácil: solo alucinante 😜)

Por ejemplo, a medida que vas vertiendo jabón líquido desde una botella en la lavadora, la velocidad a la que giran los engranajes puede transmitir el caudal que se está vertiendo, y los mecanismos especiales hechos con el filamento especial pueden transmitir esa información usando los principios anteriores. El receptor especial puede decodificar los datos y saber cuánto jabón queda, pidiendo más en Amazon, por ejemplo.

Han creado varios dispositivos que permiten medir y enviar información sobre velocidad del viento, el paso de fluidos y pesos. Además tienen elementos sobre los que puede actuar el usuario, como botones, controles giratorios y deslizadores.

Por si todo esto fuera poco, también han creado un tipo particular de filamento que mezcla plástico con hierro y que permite codificar magnéticamente datos de manera permanente, de modo que cada objeto pueda llevar un número único para identificarlo o que le sirva a un robot para saber cómo debe manipularlo. Los objetos no tienen nada especial en el exterior, pero llevan información oculta dentro gracias a estos elementos especialmente impresos.

Su investigación la ha financiado la NSF, la hermandad Alfred P. Sloan y Google. En el siguiente vídeo puedes ver algunos de esos objetos en funcionamiento así como una breve explicación de su funcionamiento. También puedes leer el "paper" que presentaron en la pasada conferencia SIGGRAPH en Asia, a finales del año pasado, en el que está todo detalladamente explicado.

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