Production d'un dispositif de mesure des souches avec une imprimante 3D améliorée

Résumé

Ce travail présente un capteur de mesure de contrainte composé d'un mécanisme d'amplification et d'un microscope polydiméthylsiloxane fabriqué à l'aide d'une imprimante 3D améliorée.

Résumé

Un capteur traditionnel de mesure de la souche doit être électrifié et sensible aux interférences électromagnétiques. Afin de résoudre les fluctuations du signal électrique analogique dans une opération traditionnelle de jauge de contrainte, une nouvelle méthode de mesure de contrainte est présentée ici. Il utilise une technique photographique pour afficher le changement de contrainte en amplifiant le changement du déplacement du pointeur du mécanisme. Un objectif visuel de polydiméthylsiloxane (PDMS) d'une longueur focale de 7,16 mm a été ajouté à une caméra pour smartphone afin de générer un groupe d'objectifs agissant comme un microscope pour capturer des images. Il avait une longueur focale équivalente de 5,74 mm. Styrène butadène acrylonitrile (ABS) et amplificateurs en nylon ont été utilisés pour tester l'influence de différents matériaux sur les performances du capteur. La production des amplificateurs et de l'objectif PDMS est basée sur une technologie d'impression 3D améliorée. Les données obtenues ont été comparées aux résultats de l'analyse des éléments finis (AFE) pour vérifier leur validité. La sensibilité de l'amplificateur ABS était de 36,03 à 1,34 m, et la sensibilité de l'amplificateur en nylon était de 36,55 à 0,53 m.

Introduction

L'obtention de matériaux légers mais solides est particulièrement importante dans l'industrie moderne. Les propriétés des matériaux sont affectées lorsqu'ils sont soumis au stress, à la pression, à la torsion et aux vibrations de flexion pendant l'utilisation^1,2. Ainsi, la mesure de la souche des matériaux est importante pour analyser leur durabilité et leur utilisation de dépannage. Ces mesures permettent aux ingénieurs d'analyser la durabilité des matériaux et les problèmes de production de dépannage. La méthode de mesure de contrainte la plus courante dans l'industrie utilise des capteurs de contrainte

Protocole

1. Assemblage du mécanisme d'amplification

1. Construire une plate-forme expérimentale comprenant une imprimante 3D améliorée, un indicateur de jauge de contrainte, un dispositif de conduite, un cadre de soutien, une barre d'aluminium, une lentille PDMS, un smartphone, des poids, un amplificateur imprimé ( Figure supplémentaire1), et une jauge de contrainte, comme le montre la figure 1.
2. Fixez la hauteur de chaque couche dans l'imprimante à 0,05 mm pour le nylon et 0,2 mm pour l'ABS. Fixez le diamètre de la tête d'impression à 0,2 mm dans les deux cas. Fixer la température de la buse à 220 oC pour le nylon....

Résultats

Lorsque la température de la plate-forme augmentait, le diamètre de la gouttelette et le rayon de courbure diminuaient, tandis que l'angle de contact augmentait (figure 3). Par conséquent, la longueur focale du PDMS a augmenté. Cependant, pour les températures de la plate-forme au-dessus de 220 oC, un temps de durcissement très court a été observé dans les gouttelettes, et elles ne pouvaient pas s'étendre dans une forme de plan-convexe. Cela peut être attribué à la zone de faible attachement.......

Discussion

Le déplacement de sortie a évolué linéairement avec la force concentrée à l'extrémité libre du faisceau en porte-à-faux et était compatible avec les simulations FEA. La sensibilité des amplificateurs était de 36,55 à 0,53 m pour le nylon et de 36,03 à 1,34 m pour l'ABS. La sensibilité stable a confirmé la faisabilité et l'efficacité du prototypage rapide des capteurs de haute précision à l'aide de l'impression 3D. Les amplificateurs avaient une sensibilité élevée et étaient exempts d'interférence électromagnétique. En ou.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Usine		produits électriques en plastique ABS Hengli dejian	Utilisé pour l’impression de fil de 1,75 mm de diamètre pour le mécanisme d’amplification
Aluminium 6063 T83 bar			La longueur, la largeur et l’épaisseur de la poutre en porte-à-faux sont de 380 mm, 51 mm et 3,8 mm.
ANSYS	ANSYS	ANSYS 14.5
CURA	Ultimaker	Cura 3.0	Slicing softare, en utilisant avec l’imprimante 3D améliorée
L’agent de durcissement	Dow Corning		PDMS et l’agent de durcissement sont mélangés avec le rapport de poids de 10 : 1
Dispositif de conduite	Xinmingtian	E00
Imprimante 3D améliorée et accessoires			Fabriqué par moi-même. La plate-forme élévatrice sphérique rotative est adoptée. La plate-forme élévatrice sphérique est équipée d’une buse et d’une pipette, qui peuvent être commutées et imprimées librement. Avec une plate-forme d’impression rotative, la température de la plate-forme peut être librement contrôlée.
iPhone 6	Capteur Apple	MG4A2CH/A	de 8 mégapixels et la distance de mise au point équivalente est de 29 mm
Agitateur Magenetic	SCILOGEX	MS-H280-Pro
Nylon	Hengli dejian usine de produits électriques en plastique Utilisé		pour l’impression Fil de 1,75 mm de diamètre pour le mécanisme d’amplification
PDMS	Dow Corning	SYLGARDDC184	Une fois que le mélange visqueux est chauffé et durci, il peut être combiné avec le dispositif d’amplification de l’objectif du téléphone portable pour l’acquisition d’images.
Analyseur de forme	Gltech	SURFIEW 4000
Solidworks	Dassault Systems	Solidworks 2017	Aide à la modélisation
VISHAY jauge de contrainte	Vishay		Utilisé pour mesurer la déformation produite dans l’expérience.
Indicateur de jauge de contrainte VISHAY Acquisition	des		données de déformation Vishay.

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