研究人員使用氣溶膠噴射3D打印開發(fā)應變儀
卡內(nèi)基梅隆大學，德克薩斯州埃爾帕索大學和華盛頓州立大學的研究人員最近在一個項目中使用了3D打印技術，該項目將導致大幅改進的電子測量設備的開發(fā)。該團隊在他們的工作中使用了氣溶膠噴射打印技術，涉及制造新型應變儀。這種方法創(chuàng)造出高度多孔的結構，其應用使他們能夠將測量儀的靈敏度提高到前所未有的水平。
作為工程界的無名英雄之一，應變計被用于測量各種物體，從稱重站的汽車稱重到監(jiān)測飛機上的橋梁或機翼上的力量。當一個力施加到應變儀上時，這會導致它變形。這種結構變形導致材料電阻的變化，并且這種變化使得能夠測量結構正在進行的精確的應變量。
應變計往往是由固體材料制成的，并且在其性能上有一個通用標準，稱為泊松比。這個比例通常代表固體應變儀的敏感程度的限制。材料的泊松比描述了一個材料在一個方向收縮的程度，當它向另一個方向拉伸時。固體材料的最大泊松比約為0.5。然而，利用氣溶膠噴射3D打印方法，團隊能夠創(chuàng)建多孔膜結構。固體材料上點綴著大量的小孔，改變了結構的運行方式，并增加了潛在的泊松比。
氣溶膠噴印使用數(shù)字控制空氣動力學聚焦，以精確地將電子墨水沉積在基材上。通過納米顆粒的受控燒結，3D打印過程能夠確定固體結構的確切孔隙度。氣溶膠噴射打印的使用使團隊能夠優(yōu)化在應變儀中使用的薄膜的結構收縮量。膠片收縮越多，變形越敏感，因此可以更準確地測量應變。
“由于電影的孔隙率，我們看到一個有效的泊松比大約為0.7，這意味著對于一個給定的電影變形，我們有大約40％的橫向收縮增加，”研究員副教授Rahul Panat說。卡內(nèi)基梅隆大學機械工程專業(yè)。 “這使得應變儀對測量更為敏感。”
氣溶膠噴射3D打印技術不僅使得團隊在創(chuàng)建應變儀時達到了更高的靈敏度水平，還改善了電子設備在高溫條件下的性能。由于加熱引起的變形效應，傳統(tǒng)的固體應變儀可能非常容易出錯。新的3D打印設備，但是，完全抵抗這種熱干擾。這使他們更加準確，并增加了他們的潛在用途范圍。
帕納特說：“材料顯示熱應變的原因是材料受熱時自然膨脹。 “在我們的例子中，由于單獨的熱量，多孔膜的整體膨脹比固體膜要小得多，用這種新技術創(chuàng)造的膜不會擴大很多，所以我們顯著地減少了高溫下的誤差，溫度應用“。
該團隊的研究在“應用物理雜志”上發(fā)表的題為“用于高溫應用的3-D打印高性能應變傳感器”的論文中詳述。
編譯自：3ders.org
編譯自：3ders.org