Produção de um dispositivo de medição de tensão com uma impressora 3D melhorada

Resumo

Este trabalho apresenta um sensor de medição de cepa composto por um mecanismo de amplificação e um microscópio de polidimetilexino fabricado usando uma impressora 3D melhorada.

Resumo

Um sensor tradicional de medição de cepa precisa ser eletrificado e é suscetível a interferência eletromagnética. Para resolver as flutuações do sinal elétrico analógico em uma operação tradicional de medidor de cepa, um novo método de medição de cepa é apresentado aqui. Ele usa uma técnica fotográfica para exibir a mudança de tensão amplificando a mudança do deslocamento do ponteiro do mecanismo. Uma lente visual de polidimetilsiloxano (PDMS) com uma distância focal de 7,16 mm foi adicionada a uma câmera de smartphone para gerar um grupo de lentes agindo como um microscópio para capturar imagens. Tinha uma distância focal equivalente de 5,74 mm. Acrilonitrile butadiene estireno (ABS) e amplificadores de nylon foram usados para testar a influência de diferentes materiais no desempenho do sensor. A produção dos amplificadores e da lente PDMS é baseada na tecnologia de impressão 3D melhorada. Os dados obtidos foram comparados com os resultados da análise de elementos finitos (FEA) para verificar sua validade. A sensibilidade do amplificador ABS foi de 36,03 ± 1,34 με/μm, e a sensibilidade do amplificador de nylon foi de 36,55 ± 0,53 με/μm.

Introdução

A obtenção de materiais leves, mas fortes, é particularmente importante na indústria moderna. As propriedades dos materiais são afetadas quando submetidas ao estresse, pressão, torção e vibração de dobra durante o uso^1,2. Assim, a medição da cepa dos materiais é importante para analisar sua durabilidade e uso de solução de problemas. Tais medidas permitem que os engenheiros analisem a durabilidade dos materiais e solucionam problemas de produção. O método de medição de cepa mais comum na indústria usa sensores de tensão³. Sensores tradicionais de papel alumínio são amplamente utilizados....

Protocolo

1. Montagem do mecanismo de amplificação

1. Construa uma plataforma experimental, incluindo uma impressora 3D melhorada, um indicador de medidor de tensão, um dispositivo de condução, uma estrutura de suporte, uma barra de alumínio, uma lente PDMS, um smartphone, pesos, um amplificador impresso(Figura 1 Suplementar),e um medidor de tensão, como mostrado na Figura 1.
2. Ajuste a altura de cada camada na impressora em 0,05 mm para nylon e 0,2 mm para ABS. Ajuste o diâmetro da cabeça de impressão para 0,2 mm em ambos os casos. Defina a temperatura do bico para 220 °C para nylon e 100 °C para ABS. Por fim, defin....

Resultados

Quando a temperatura da plataforma aumentou, o diâmetro da gota e o raio da curvatura diminuíram, enquanto o ângulo de contato aumentou(Figura 3). Portanto, a distância focal do PDMS aumentou. No entanto, para temperaturas de plataforma acima de 220 °C, um tempo de cura muito curto foi observado nas gotículas, e eles não puderam se estender em uma forma de plano-convexo. Isso pode ser atribuído à área de baixo apego ao aderir a uma câmera do smartphone. Portanto, apenas lentes macias formada.......

Discussão

O deslocamento de saída evoluiu linearmente com a força concentrada na extremidade livre do feixe de cantilever e foi consistente com as simulações da FEA. A sensibilidade dos amplificadores foi de 36,55 ± 0,53 με/μm para nylon e 36,03 ± 1,34 με/μm para ABS. A sensibilidade estável confirmou a viabilidade e a eficácia da rápida prototipagem de sensores de alta precisão usando impressão 3D. Os amplificadores tinham alta sensibilidade e estavam livres de interferência eletromagnética. Além disso, eles tinham uma estrutura .......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Fábrica		produtos elétricos de plástico ABS Hengli dejian	Usado para imprimir fio de 1,75 mm de diâmetro para mecanismo de amplificação
Barra			O comprimento, largura e espessura da viga cantilever são 380 mm, 51 mm e 3,8 mm.
ANSYS	ANSYS	ANSYS 14.5
CURA	Ultimaker	Cura 3.0	Fatiamento softare, usando com a impressora 3D melhorada
Agente de cura	Dow Corning		PDMS e agente de cura são misturados com a relação de peso de 10:1 Dispositivo de
condução	Xinmingtian	E00
Impressora 3D aprimorada e acessórios			Feito por mim. A plataforma elevatória esférica rotativa é adotada. A plataforma elevatória esférica está equipada com um bico e uma pipeta, que podem ser trocados e impressos livremente. Com uma plataforma de impressão rotativa, a temperatura da plataforma pode ser controlada livremente.
iPhone 6	Apple	MG4A2CH / A	sensor de 8 megapixels e a distância de foco equivalente é de 29 mm
Agitador Magenetic	SCILOGEX	MS-H280-Pro
Nylon	Hengli dejian fábrica de produtos		Usado para imprimir fio de 1,75 mm de diâmetro para mecanismo de amplificação
PDMS	Dow Corning	SYLGARDDC184	Depois que a mistura viscosa é aquecida e endurecida, ela pode ser combinada com o dispositivo de amplificação da lente do telefone celular para aquisição de imagem.
Analisador de forma	Gltech	SURFIEW 4000
Solidworks	Dassault Systems	Solidworks 2017	Auxiliar na modelagem
do strain gauge VISHAY	Vishay		Usado para medir a deformação produzida no experimento.
Indicador de strain gauge VISHAY			Aquisição de dados de tensão Vishay.

de de alumínio 6063 T83 elétricos de plástico