Dans cette vue en coupe, un condensateur flottant dans un engrenage passe au-dessus de trois plaques conductrices sur la surface plane en dessous de lui.

Il est certainement pratique de savoir à quelle vitesse tournent les engrenages ou les roues, mais les équiper de capteurs externes peut être gênant et nuire à leurs performances. C’est pourquoi des scientifiques ont mis au point une méthode d’impression en 3D de capteurs sans fil directement dans les objets.

Baptisé MechSense, le système a été mis au point au MIT par une équipe dirigée par Marwa AlAlawi, étudiante diplômée en génie mécanique.

Il intègre une extension personnalisée du programme de conception assistée par ordinateur SolidWorks. À l’aide de ce logiciel amélioré, les utilisateurs commencent par spécifier les parties rotatives et fixes du mécanisme qu’ils envisagent d’imprimer, ainsi que son centre de rotation.

Le programme répond en déterminant l’emplacement de quatre plaques de matériau conducteur. L’une de ces plaques est imprimée directement dans la partie tournante (comme un engrenage), qui est par ailleurs imprimée dans un matériau non conducteur. Les trois autres plaques sont imprimées en cercle sur la surface plane stationnaire située directement sous cette pièce. Ces trois patchs sont séparés les uns des autres par de petits espaces de matériau non conducteur.

Lorsque l’engrenage tourne, son patch sans fil (connu sous le nom de condensateur flottant) passe à plusieurs reprises sur les trois patchs stationnaires dans l’ordre. Chacun d’entre eux détecte le changement qui en résulte dans sa propre capacité électrique et transmet ces données à un processeur par l’intermédiaire d’un câblage situé dans la partie fixe du mécanisme. Un logiciel spécial installé dans ce processeur est alors capable de calculer la position angulaire, le sens de rotation et la vitesse de rotation de l’engrenage.

MechSense a été utilisé dans une petite roue qui mesure la distance à laquelle elle roule

Pour tester la technologie, les scientifiques ont créé une lampe de bureau qui change de couleur ou de luminosité lorsque sa base ou son milieu est tordu ; un réducteur planétaire dans lequel les révolutions sont détectées et mesurées ; ainsi qu’une roue qui mesure la distance parcourue. Marwa AlAlawi espère que MechSense pourrait à terme rendre le domaine de l’électronique plus efficace et plus respectueux de l’environnement.

« Dans un effort pour produire des appareils électroniques avec très peu de déchets électroniques, nous voulons des appareils avec des empreintes plus petites qui peuvent encore être performants », a-t-elle déclaré. « Si nous adoptons la même approche et utilisons peut-être un matériau ou un processus de fabrication différent, je pense que nous pouvons réduire l’échelle tout en accumulant moins d’erreurs en utilisant la même géométrie.

https://news.mit.edu/2023/3d-printing-revolving-devices-sensors-0316