3D打印人工智能傳感器系統(tǒng),，可用于列車(chē)維護(hù)提醒

來(lái)源：MEMS

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,，德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（Fraunhofer ILT）的研究人員正在開(kāi)發(fā)一種能夠智能維護(hù)列車(chē)部件的3D打印傳感器系統(tǒng)。Fraunhofer ILT與行業(yè)合作伙伴合作,，并利用聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部（Federal Ministry for Economic Affairs and Energy）的經(jīng)費(fèi),，正在開(kāi)發(fā)SenseTrAIn——一種無(wú)線、持續(xù)監(jiān)測(cè)3D打印組件狀態(tài)的人工智能（AI）傳感器系統(tǒng),。

新型人工智能傳感器集成技術(shù)的潛在應(yīng)用包括列車(chē)車(chē)門(mén)機(jī)構(gòu),、主阻尼器和偏航阻尼器以及輪對(duì)軸承蓋。人工智能傳感器系統(tǒng)的最終目標(biāo)是在是否,、何時(shí)以及在何處需要更換或維修部件時(shí)發(fā)出指示信號(hào),。

在Formnext 2021上，F(xiàn)raunhofer ILT將使用LPBF打印的帶有測(cè)量網(wǎng)格（包括導(dǎo)體）的演示器件來(lái)演示傳感器集成技術(shù)的可能性（圖片來(lái)源：Fraunhofer ILT）

SenseTrAIn智能監(jiān)測(cè)列車(chē)部件
SenseTrAIn是一種高效,、智能監(jiān)測(cè)鐵路工程（例如列車(chē)車(chē)門(mén)和底盤(pán)部件）安全相關(guān)功能的方法,。與Fraunhofer ILT一起為該項(xiàng)目工作的行業(yè)合作伙伴包括組件集成傳感器開(kāi)發(fā)商ME-Meßsysteme、預(yù)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商DATAbility和交通運(yùn)輸軟件開(kāi)發(fā)商Vedisys,。

合作伙伴們于今年9月啟動(dòng)了該項(xiàng)目,，并將在2024年之前一直致力于SenseTrAIn的開(kāi)發(fā)和優(yōu)化。該項(xiàng)目正在歐洲最大的鐵路技術(shù)能力中心DB Systemtechnik進(jìn)行,，希望為歐洲鐵路網(wǎng)的智能維護(hù)開(kāi)辟道路,。

最終，該項(xiàng)目希望開(kāi)發(fā)一種綜合的方法——以無(wú)線方式持續(xù)監(jiān)測(cè)傳感器集成3D打印組件的狀態(tài),，從傳感器技術(shù)到在Deutsche Bahn AG的SAP系統(tǒng)中形成報(bào)告,。

這方面的一個(gè)例子將來(lái)可能涉及列車(chē)底盤(pán)和車(chē)門(mén)中的傳感器，這些傳感器通過(guò)5G與Deutsche Bahn AG的SAP系統(tǒng)連接,，并在缺陷發(fā)生之前發(fā)出預(yù)報(bào),。

有缺陷的列車(chē)部件可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)延誤，給乘客帶來(lái)不便,，然而,，如果按照嚴(yán)格的維護(hù)間隔更換仍處于正常工作狀態(tài)的部件既不環(huán)保也不經(jīng)濟(jì)。SenseTrAIn項(xiàng)目的合作伙伴們希望通過(guò)他們的新型人工智能傳感器集成技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題,。

帶有用于測(cè)量制動(dòng)力和溫度集成傳感器的AM制動(dòng)卡鉗（圖片來(lái)源：Fraunhofer ILT）

傳感器集成組件的3D打印
該項(xiàng)目的合作伙伴們正在利用激光粉末床熔融（LPBF）3D打印技術(shù)制造傳感器嵌入式組件,。LPBF技術(shù)通過(guò)在特定點(diǎn)暫停打印過(guò)程以在繼續(xù)之前將傳感器構(gòu)建到組件中，使傳感器和執(zhí)行器等電子元件能夠集成到金屬組件中,。

SenseTrAIN的潛在應(yīng)用包括車(chē)門(mén)機(jī)構(gòu),、主阻尼器和偏航阻尼器，以及密封車(chē)輪軸承座的輪對(duì)軸承卡箍等部件,。從維護(hù)的角度來(lái)看,，輪對(duì)軸承蓋是關(guān)鍵部件，因?yàn)樨?fù)載增加會(huì)導(dǎo)致溫度升高和更大的磨損風(fēng)險(xiǎn),。通過(guò)SenseTrAIn系統(tǒng),，集成在輪對(duì)軸承蓋子中的溫度和加速度傳感器可以在早期檢測(cè)到熱流道及其原因,。

為了確保該項(xiàng)目的成功，F(xiàn)raunhofer ILT研究人員已確定需要一個(gè)大型,、有效數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)優(yōu)化人工智能傳感器組合,。Fraunhofer ILT的科學(xué)家正在使用Deutsche Bahn Technik的Trainlab在現(xiàn)實(shí)的日常條件下測(cè)試新的傳感器技術(shù)。在合作伙伴們開(kāi)始測(cè)試系統(tǒng)的日常運(yùn)行之前,，從測(cè)試中收集的信息將被用于訓(xùn)練人工智能,。

Fraunhofer ILT將在本月的Formnext貿(mào)易展覽會(huì)上展示其傳感器集成技術(shù)的能力。該團(tuán)隊(duì)將展示一個(gè)帶有打印的測(cè)量網(wǎng)格（包括導(dǎo)體）的3D打印演示器件,，以此說(shuō)明SenseTrAIn用于維護(hù)和監(jiān)測(cè)的可能性,。

谷歌的Jacquard芯片（圖片來(lái)源：Stratasys）

3D打印優(yōu)化傳感器集成應(yīng)用
3D打印正越來(lái)越多的被研究人員和行業(yè)參與者用來(lái)改進(jìn)和優(yōu)化傳感器集成應(yīng)用。

這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)特別流行的應(yīng)用是可穿戴電子傳感器,，例如谷歌的“Jacquard”標(biāo)簽,，它可以貼在日常用品上，從而賦予它們動(dòng)作感應(yīng)功能,。谷歌的ATAP部門(mén)利用Stratasys的PolyJet 3D打印技術(shù)來(lái)制造標(biāo)簽原型,，使佩戴者能夠通過(guò)某些特定手勢(shì)控制手機(jī)。

3D打印還被用于生產(chǎn)其它可穿戴技術(shù),，例如壓電電子器件,、睡眠監(jiān)測(cè)“智能床”、傳感器嵌入式無(wú)人機(jī)和用于遠(yuǎn)程作物監(jiān)測(cè)的水合傳感器等,。