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创新的3D打印“智能”机器组件可即时提醒用户损坏和磨损状况

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:3D打印商情译自3ders.org

2018-08-09 09:21

  据《3D打印商情》了解,联合技术研究中心和康涅狄格大学的科学家们利用先进的增材制造技术创造了“智能”机器组件,可以在电压读数磨损或损坏时提醒用户。

  创新的关键是使用直写技术。直接写入技术是一种增材制造技术,当喷嘴在平台上移动时,半固体金属“墨水”从小喷嘴挤出,通过逐层“书写”所需形状来构建对象。直写技术与传统技术相比具有降低成本和提高制造灵活性的等优点。这一过程使得康涅狄格大学UTRC科学家能够创造出细线的导电银丝,这些丝可以在制作时嵌入3D打印部件中。

  在制造过程中,银线的平行线(每个都与微型3D印刷电阻器耦合)嵌入到部件中并在施加电压时形成电路。研究人员解释说:“随着线路从表面越来越深地嵌入到元件中,每个新线路和电阻器的电压值都越来越高。”由运动部件的摩擦引起的任何损坏或磨损都会切入一条或多条线路,从而破坏电路,损坏越大,破碎的线越多。工程师可以通过实时电压读数评估潜在的损坏,无需将整个机器拆开。

  UConn-UTRC团队能够嵌入仅15微米宽的传感器线(人类头发平均宽度为100微米),相距50微米,因此可以检测到非常轻微的损坏。

  “这改变了我们对制造业的看法,”UTRC研究与创新副总监Sameh Dardona表示,该公司是联合技术公司的创新引擎。“我们现在可以将功能集成到组件中,使其更加智能化。传感器可以检测任何类型的磨损,甚至是腐蚀,并将这些信息报告给最终用户。这有助于我们提高性能,避免故障并节省成本。”

  创建这样一个精确的传感器并不容易。UConn化学与生物分子工程副教授Anson Ma博士,和来自Ma的复杂流体实验室的学生Alan Shen博士测量并优化了注入银的墨水的流动特性,以便可以可靠地沉积微米级线条,而不会堵塞喷嘴或在沉积后导致大量扩散。UTRC的Dardona申请了嵌入式磨损传感器技术专利。

在UTC研究中心使用直写技术创建的3D打印磁铁。

  研究人员还使用直接写入技术来制造具有复杂几何形状和任意形状的聚合物粘合磁体。“这开辟了许多令人兴奋的机会,”Anson Ma说,“想象一下,磁铁可以采用不同的形状,并可以无缝地安装在其他功能部件之间。此外,通过改变磁铁的形状,可以进一步操纵和优化所产生的磁场。”

  目前用于制造定制3D打印磁体的方法依赖于高温固化,不幸的是,这降低了材料的磁性。UConn和UTRC的科学家使用低温紫外线来固化磁铁,类似于牙医使用紫外线来硬化填充物。由此产生的磁体表现出明显优于由其他增材制造方法产生的磁体的性能。

  Dardona说,将磁性材料直接嵌入元件中可以使新产品设计更符合空气动力学,更轻便、更高效。