В этой работе представлен датчик измерения деформации, состоящий из механизма усиления и полидиметилсилоксанового микроскопа, изготовленного с помощью улучшенного 3D-принтера.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Производство измерительного устройства с улучшенным 3D-принтером
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Традиционный датчик измерения деформации должен быть электрифицирован и подвержен электромагнитным помехам. Для того, чтобы решить колебания в аналоговый электрический сигнал в традиционной операции датчика деформации, новый метод измерения деформации представлен здесь. Он использует фотографический метод для отображения изменения напряжения путем усиления изменения смещения указателя механизма. Визуальный полидиметилсилоксан (PDMS) объектив с фокусным расстоянием 7,16 мм был добавлен в камеру смартфона для создания группы объективов, действующих в качестве микроскопа для захвата изображений. Он имел эквивалентное фокусное расстояние 5,74 мм. Акрилонитрил бутадиена стирола (ABS) и нейлоновые усилители были использованы для проверки влияния различных материалов на производительность датчика. Производство усилителей и объектива PDMS основано на усовершенствованной технологии 3D-печати. Полученные данные были сопоставлены с результатами анализа конечных элементов (FEA) для проверки их достоверности. Чувствительность усилителя АБС составляла 36,03 и 1,34 евро/мкм, а чувствительность нейлонового усилителя составляла 36,55 и 0,53 евро/мкм.
Введение
Получение легких, но прочных материалов особенно важно в современной промышленности. Свойства материалов влияют при воздействии стресса, давления, торсии и изгиба вибрации во время использования1,2. Таким образом, измерение деформации материалов важно для анализа их долговечности и устранения неполадок. Такие измерения позволяют инженерам анализировать долговечность материалов и устранять производственные проблемы. Наиболее распространенный метод измерения штамма в промышленности использует датчики напряжения3. Традиционные датчики фольги широко используются из-за их низкой стоимости и ....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. Сборка механизма усиления
- Построить экспериментальную платформу, включающее улучшенный 3D-принтер, индикатор датчика деформации, водительское устройство, опорную раму, алюминиевый батончик, объектив PDMS, смартфон, вес, печатный усилитель(Дополнительная диаграмма 1),и датчик деформации, как показано на рисунке 1.
- Установите высоту каждого слоя в принтере на уровне 0,05 мм для нейлона и 0,2 мм для ABS. Установите диаметр печатной головки до 0,2 мм в обоих случаях. Установите температуру сопла до 220 градусов по Цельсию для нейлона и 100 градусов по Цельсию для АБС. Наконец, установите скорость печати....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
При повышении температуры платформы диаметр капель и радиус кривизны уменьшались, в то время как угол контакта увеличивался(рисунок 3). Таким образом, фокусное расстояние PDMS увеличилось. Тем не менее, для платформы температуры выше 220 градусов по Цельсию, очень короткое время лечения наблюдалось в каплях, и они не могли распространяться в плоскости выпуклость формы. Это можно отнести к низкой области крепления при присоединении к камере смартфона. Таким образом, только мягкие линзы, сформ.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Выходное смещение развивалось линейно с силой, сосредоточенной в свободном конце пучка кантилевера, и соответствовало симуляциям FEA. Чувствительность усилителей составила 36,55 х 0,53 евро/мкм для нейлона и 36,03 х 1,34 евро/мкм для АБС. Стабильная чувствительность подтвердила осуществимость и эффективность быстрого прототипирования высокоточных датчиков с помощью 3D-печати. Усилители имели высокую чувствительность и были свободны от электромагнитных помех. Кроме того, они имели простую структуру, небольшой объем и малы.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы не заявляют о каких-либо противоречащих друг другу интересах.
Благодарности
Эта работа была финансово поддержана Национальным научным фондом Китая (Грант No 51805009).
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| ABS | Hengli dejian plastic electrical products factory Используется | для печати провода диаметром 1,75 мм для усилительного механизма | |
| Алюминиевый стержень 6063 T83 Длина | , ширина и толщина консольной балки составляют 380 мм, 51 мм и 3,8 мм. | ||
| ANSYS | ANSYS | ANSYS 14.5 | |
| CURA | Ultimaker | Cura 3.0 | Софт для нарезки, использование с улучшенным 3D-принтером |
| Отверждающий агент | Dow Corning | PDMS и отвердитель смешиваются с весовым соотношением 10:1 | |
| Приводное устройство | Xinmingtian | E00 | |
| Улучшенный 3D-принтер и аксессуары | Сделал сам. Используется поворотная сферическая подъемная платформа. Сферическая подъемная платформа оснащена насадкой и пипеткой, которые можно свободно переключать и печатать. С помощью ротационной печатной платформы можно свободно контролировать температуру платформы. | ||
| iPhone 6 | Apple | MG4A2CH/A | 8-мегапиксельный сенсор и эквивалентное расстояние фокусировки 29 мм |
| мешалка Magenetic | SCILOGEX | MS-H280-Pro | |
| Nylon | Hengli dejian пластик электротехническая продукция фабрики | Используется для печати провода диаметром 1,75 мм для усилительного механизма | |
| PDMS | Dow Corning | SYLGARDDC184 | После того, как вязкая смесь нагреется и затвердеет, ее можно объединить с устройством усиления линз мобильного телефона для получения изображения. |
| Анализатор формы | Gltech | SURFIEW 4000 | |
| Solidworks | Dassault Systems | Solidworks 2017 | Помощь в моделировании |
| Тензометрический датчик VISHAY | Vishay | Используется для измерения деформации, полученной в ходе эксперимента. | |
| Тензометрический индикатор VISHAY | Сбор данных о деформации | Vishay |
Ссылки
- Laramore, D., Walter, W., Bahadori, A. Design of a micro-nuclear-mechanical system for strain measurement. Radiation Physics and Chemistry. 155 (8), 209-212 (2019).
- Hu, D., Song, B., Dang, L., Zhang, Z. Eff....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Больше статей
Устройство для измерения деформациитехнология 3D-печатиизготовление линз из ПДМСанализ методом конечных элементовтестирование усилителей из нейлоначувствительность усилителей из АБС-пластикаконсоль из алюминиевого стержняустановка смарт-микроскопатвердофазное производствопроизводство материалов для микросфер
