3D打印技術(shù)"智能"機(jī)器組件可提醒用戶(hù)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(hù)佩戴或電壓讀數(shù)出現(xiàn)故障時(shí)提醒用戶(hù)。創(chuàng)新的關(guān)鍵是使用直寫(xiě)技術(shù)。

可提醒機(jī)器損壞（圖源：www.3ders.org）

直接寫(xiě)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(guò)逐層“書(shū)寫(xiě)”所需形狀來(lái)構(gòu)建對(duì)象。直寫(xiě)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(guò)程使得康涅狄格大學(xué)UTRC科學(xué)家能夠創(chuàng)造出細(xì)線(xiàn)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(guò)程中，銀線(xiàn)的平行線(xiàn)（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。隨著線(xiàn)路從表面越來(lái)越深地嵌入到元件中，每個(gè)新線(xiàn)路和電阻器的電壓值都越來(lái)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(xiàn)路，從而破壞電路。損壞越大，破碎的線(xiàn)越多。工程師可以通過(guò)實(shí)時(shí)電壓讀數(shù)評(píng)估潛在的損壞，而無(wú)需將整個(gè)機(jī)器拆開(kāi)。

UConn-UTRC團(tuán)隊(duì)能夠嵌入僅15微米寬的傳感器線(xiàn)（人類(lèi)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。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(lèi)型的磨損，甚至是腐蝕，并將這些信息報(bào)告給最終用戶(hù)。這有助于我們提高性能，避免故障并節(jié)省成本。

在UTC研究中心使用直寫(xiě)技術(shù)創(chuàng)建的3D打印磁鐵(圖源：www.3ders.org)

創(chuàng)建這樣一個(gè)精確的傳感器并不容易，研究人員還使用直接寫(xiě)入技術(shù)來(lái)制造具有復(fù)雜幾何形狀和任意形狀的聚合物粘合磁體。想象一下，磁鐵可以采用不同的形狀，并可以無(wú)縫地安裝在其他功能部件之間。此外，通過(guò)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(lài)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(xiàn)來(lái)固化磁鐵，類(lèi)似于牙醫(yī)使用紫外線(xiàn)來(lái)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。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。

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