3D打印的“智能”機(jī)器組件可提醒用戶機(jī)器損壞

利用先進(jìn)的增材制造技術(shù)，聯(lián)合技術(shù)研究中心和康涅狄格大學(xué)的科學(xué)家們創(chuàng)造了“智能”機(jī)器組件，可以在用戶佩戴或電壓讀數(shù)出現(xiàn)故障時(shí)提醒用戶。

創(chuàng)新的關(guān)鍵是使用直寫技術(shù)。直接寫入技術(shù)是一種增材制造技術(shù)，當(dāng)噴嘴在平臺(tái)上移動(dòng)時(shí)，半固體金屬“墨水”從小噴嘴擠出。因此，通過逐層“書寫”所需形狀來構(gòu)建對(duì)象。直寫技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗�具有降低成本和提高制造靈活性的優(yōu)點(diǎn)。這一過程使得康涅狄格大學(xué)UTRC科學(xué)家能夠創(chuàng)造出細(xì)線的導(dǎo)電銀絲，這些絲可以在制作時(shí)嵌入3D打印部件中。

在制造過程中，銀線的平行線（每個(gè)都與微型3D打印電阻器耦合）嵌入到部件中并在施加電壓時(shí)形成電路。研究人員解釋說：“隨著線路從表面越來越深地嵌入到元件中，每個(gè)新線路和電阻器的電壓值都越來越高。”由運(yùn)動(dòng)部件的摩擦引起的任何損壞或磨損都會(huì)切入一條或多條線路，從而破壞電路。損壞越大，破碎的線越多。工程師可以通過實(shí)時(shí)電壓讀數(shù)評(píng)估潛在的損壞，而無需將整個(gè)機(jī)器拆開。

UConn-UTRC團(tuán)隊(duì)能夠嵌入僅15微米寬的傳感器線（人類頭發(fā)平均寬度為100微米），相距50微米，因此可以檢測(cè)到非常輕微的損壞。

“這改變了我們對(duì)制造業(yè)的看法，”UTRC研究與創(chuàng)新副總監(jiān)Sameh Dardona表示，該公司是聯(lián)合技術(shù)公司的創(chuàng)新引擎。“我們現(xiàn)在可以將功能集成到組件中，使其更加智能化。傳感器可以檢測(cè)任何類型的磨損，甚至是腐蝕，并將這些信息報(bào)告給最終用戶。這有助于我們提高性能，避免故障并節(jié)省成本。“

“創(chuàng)建這樣一個(gè)精確的傳感器并不容易 ”UConn化學(xué)與生物分子工程副教授Anson Ma博士表示。

在UTC研究中心使用直寫技術(shù)創(chuàng)建的3D打印磁鐵

研究人員還使用直接寫入技術(shù)來制造具有復(fù)雜幾何形狀和任意形狀的聚合物粘合磁體。 “這開辟了許多令人興奮的機(jī)會(huì)，”Ma說。 “想象一下，磁鐵可以采用不同的形狀，并可以無縫地安裝在其他功能部件之間。此外，通過改變磁鐵的形狀，可以進(jìn)一步操縱和優(yōu)化所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。”

目前用于制造定制3D打印磁體的方法依賴于高溫固化，不幸的是，這降低了材料的磁性。 UConn和UTRC的科學(xué)家使用低溫紫外線來固化磁鐵，類似于牙醫(yī)使用紫外線來硬化填充物。由此產(chǎn)生的磁體表現(xiàn)出明顯優(yōu)于由其他增材制造方法產(chǎn)生的磁體的性能。

Dardona說，將磁性材料直接嵌入元件中可以使新產(chǎn)品設(shè)計(jì)更符合空氣動(dòng)力學(xué)，更輕便，更高效。

編譯自：3ders