Kỹ thuật in

Các nhà nghiên cứu in 3D cảm biến áp suất đa chức năng carbon chi phí thấp cho robot “thời đại mới”

Các nhà khoa học từ Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk (DGIST) của Hàn Quốc đã phát triển cảm biến áp suất đa hướng chi phí thấp sử dụng vật liệu tổng hợp polyme dẫn điện in 3D làm khối xây dựng của chúng.

Cảm biến được thiết kế để khắc phục những hạn chế hiện tại của cảm biến in 3D liên quan đến ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở và khả năng chỉ cảm nhận lực tác dụng dọc theo một hướng duy nhất.

Được nhúng với thành phần cảm biến nhiệt độ để hiệu chuẩn điện trở, các cảm biến áp suất in 3D chi phí thấp có thể cho phép sản xuất quy mô lớn nhiều ứng dụng cho lĩnh vực năng lượng, y sinh và sản xuất, chẳng hạn như bộ gắp rô bốt và cảm biến xúc giác.

Giáo sư Hoe Joon Kim của DGIST cho biết: “Cảm biến áp suất đa trục của chúng tôi ghi lại thành công các số đọc ngay cả khi các lực có tiêu đề được áp dụng,” Giáo sư Hoe Joon Kim của DGIST cho biết. “Hơn nữa, bộ phận cảm biến nhiệt độ có thể hiệu chỉnh sự thay đổi điện trở với sự thay đổi nhiệt độ.

“Ngoài ra, quy trình chế tạo có thể mở rộng và chi phí thấp hoàn toàn tương thích với các máy in thương mại.”

DGIST scientists have developed a novel, multi-directional pressure sensor using 3D printing technology that is low-cost and scalable to large-scale production of smart robotic systems. Photo via DGIST.
Các nhà khoa học của DGIST đã phát triển một cảm biến áp suất đa hướng mới, sử dụng công nghệ in 3D có chi phí thấp và có thể mở rộng để sản xuất quy mô lớn các hệ thống robot thông minh. Ảnh qua DGIST.

Cảm biến in 3D

Cảm biến Trí tuệ nhân tạo (AI) đã được đặt tên là một trong những công nghệ mới nổi hàng đầu để theo dõi 2021 qua Nghiên cứu Lux . Các nhà nghiên cứu cũng như những người chơi trong ngành đang ngày càng tận dụng in 3D để sản xuất nhiều loại thiết bị nhạy cảm với ánh sáng, chuyển động và vi khuẩn cho nhiều ứng dụng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, người máy và hàng tiêu dùng.

Những phát triển nghiên cứu gần đây trong lĩnh vực này bao gồm Cảm biến sinh học in 3D có khả năng bảo vệ người mặc khỏi phơi nhiễm quá mức với tia cực tím, cảm biến chuyển động có thể đeo linh hoạt được thiết kế cho các ứng dụng robot mềm và băng vết thương, và 3D cảm biến in cho phép con người tương tác từ xa với các hệ thống robot mềm có thể biến dạng.

Mới tháng trước, các nhà khoa học có trụ sở tại Trung Quốc, Pakistan và Hồng Kông đã phát triển các cảm biến in 3D mới có thể được sử dụng làm cơ sở cho “giường thông minh ”Của tương lai , cho phép nhân viên theo dõi tình trạng sức khỏe của bệnh nhân và theo dõi thói quen ngủ của họ.

Những lợi ích tiềm năng của cảm biến in 3D cũng đã thu hút sự chú ý của bộ phận Dự án và Công nghệ tiên tiến (ATAP) của Google, đã tận dụng công nghệ in 3D OEM của Stratasys ' PolyJet để tạo nguyên mẫu cho thiết bị đeo được của nó Cảm biến chuyển động điện tử Jacquard .

Featured image shows the Google Jacquard device being held against a denim sleeve. Image via Stratasys.
Thiết bị Jacquard của Google được giữ trên ống tay áo denim. Hình ảnh qua Stratasys.

Cảm biến đa chức năng được in 3D của DGIST

Cảm biến áp suất linh hoạt, đơn giản, nhẹ và chi phí thấp, ngày càng được chú ý vì khả năng cảm nhận chính xác áp suất trong quá trình điều trị các vấn đề y tế như dáng đi bất thường và rối loạn cơ bắp.

Tuy nhiên, theo các nhà khoa học DGIST, các cảm biến in 3D được sản xuất cho đến nay vẫn bị giới hạn trong việc cảm nhận các lực tác dụng dọc theo một hướng duy nhất, không đáp ứng được nhu cầu của các ứng dụng trong thế giới thực liên quan đến các tình huống mà lực có thể được tác dụng theo nhiều góc và hướng khác nhau. Ngoài ra, họ xác định rằng điện trở của hầu hết các polyme dẫn điện thay đổi theo nhiệt độ, điều này cần được giải quyết để đạt được cảm biến áp suất chính xác.

Để khắc phục những hạn chế của các cảm biến này, các nhà khoa học đã bắt tay vào thiết kế một cảm biến áp suất đa trục kết hợp với bộ phận cảm biến nhiệt độ bằng công nghệ in 3D.

Họ bắt đầu bằng cách điều chế một loại polymer dẫn điện có thể in được bằng cách sử dụng các ống nano carbon nhiều thành và PLA. Sau đó, sợi tổng hợp thu được được in 3D cùng với vật liệu cảm biến và chất đàn hồi thương mại để tạo thành thân của cảm biến, dựa trên cấu trúc cản với một máng rỗng bên dưới. Cảm biến in 3D sử dụng ba phần tử cảm biến áp suất để cho phép phát hiện áp suất đa trục và một phần tử cảm biến nhiệt độ để hiệu chuẩn điện trở.

Trong quá trình thử nghiệm, cảm biến được lắp đặt trong một tấm lật in 3D và một tay nắm, và có thể hiệu chỉnh cả độ lớn và hướng của lực tác dụng bằng cách đánh giá phản ứng của từng phần tử cảm biến áp suất. Do đó, cảm biến có thể phát hiện sự phân biệt rõ ràng giữa chuyển động của con người và hành động nắm chặt.

Kim cho biết: “Công nghệ in 3D được đề xuất có nhiều ứng dụng trong năng lượng, y sinh và sản xuất. “Với việc kết hợp các yếu tố cảm biến được đề xuất trong bộ gắp rô bốt và cảm biến xúc giác, có thể đạt được việc phát hiện các lực đa hướng cùng với nhiệt độ, báo trước sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực rô bốt.”

Thông tin thêm về nghiên cứu có thể được tìm thấy trong bài báo có tiêu đề: “Sản xuất phụ gia vật liệu tổng hợp cacbon hiệu suất cao: Một cảm biến giám sát nhiệt độ và áp suất đa trục tích hợp” , được xuất bản trong Composites Part B: Engineering. Nghiên cứu do H. Kim, S. Hajra, D. Oh, N. Kim và HJ Kim đồng tác giả.

Đề cử cho 2021 Giải thưởng ngành in 3D hiện đã được mở, hãy nói xem ai là người dẫn đầu ngành hiện nay.

Đăng ký theo dõi Bản tin ngành in 3D để biết tin tức mới nhất về sản xuất phụ gia. Bạn cũng có thể giữ kết nối bằng cách theo dõi chúng tôi trên Twitter và thích chúng tôi trên Facebook.

Tìm kiếm một nghề nghiệp trong sản xuất phụ gia? Chuyến thăm Công việc in 3D để lựa chọn các vai trò trong ngành.

S đăng ký của chúng tôi) Kênh Youtube để biết các video ngắn, đánh giá và phát lại hội thảo trên web in 3D mới nhất.

Các chương trình hình ảnh nổi bật Các nhà khoa học của DGIST đã phát triển một cảm biến áp suất đa hướng mới, sử dụng in 3D công nghệ chi phí thấp và có thể mở rộng để sản xuất quy mô lớn các hệ thống rô bốt thông minh. Ảnh qua DGIST.

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button