Produzione di un dispositivo di misurazione della deformazione con una stampante 3D migliorata

Sommario

Questo lavoro presenta un sensore di misurazione della deformazione costituito da un meccanismo di amplificazione e un microscopio polidimetilsiloxane prodotto utilizzando una stampante 3D migliorata.

Abstract

Un sensore di misurazione della deformazione tradizionale deve essere elettrificato ed è suscettibile di interferenze elettromagnetiche. Per risolvere le fluttuazioni del segnale elettrico analogico in un'operazione di misuratore di deformazione tradizionale, viene presentato un nuovo metodo di misurazione della deformazione. Utilizza una tecnica fotografica per visualizzare il cambiamento di deformazione amplificando il cambiamento di spostamento del puntatore del meccanismo. Un obiettivo polidimetilsiloxane visivo (PDMS) con una lunghezza focale di 7,16 mm è stato aggiunto a una fotocamera per smartphone per generare un gruppo di lenti che funge da microscopio per catturare le immagini. Aveva una lunghezza focale equivalente di 5,74 mm. acrylonitrile butadiene (ABS) e amplificatori in nylon sono stati utilizzati per testare l'influenza di diversi materiali sulle prestazioni del sensore. La produzione degli amplificatori e dell'obiettivo PDMS si basa su una migliore tecnologia di stampa 3D. I dati ottenuti sono stati confrontati con i risultati dell'analisi degli elementi finiti (FEA) per verificarne la validità. La sensibilità dell'amplificatore ABS è stata di 36,03 x 1,34 gradi, e la sensibilità dell'amplificatore in nylon è stata di 36,55 gradi, 0,53 gradi.

Introduzione

Ottenere materiali leggeri ma forti è particolarmente importante nell'industria moderna. Le proprietà dei materiali sono influenzate quando sottoposte a sollecitazione, pressione, torsione e vibrazione di piegatura durante l'uso^1,2. Pertanto, la misurazione della deformazione dei materiali è importante per analizzarne la durata e risolvere i problemi di utilizzo. Tali misurazioni consentono agli ingegneri di analizzare la durata dei materiali e risolvere i problemi di produzione. Il metodo di misurazione della deformazione più comune nell'industria utilizza sensori di deformazione³. I s....

Protocollo

1. Assemblaggio del meccanismo di amplificazione

1. Costruire una piattaforma sperimentale che include una stampante 3D migliorata, un indicatore di misuratore di deformazione, un dispositivo di guida, un telaio di supporto, una barra di alluminio, un obiettivo PDMS, uno smartphone, pesi, un amplificatore stampato (Figura supplementare 1), e un misuratore di deformazione, come mostrato Figura 1.
2. Impostare l'altezza di ogni strato nella stampante a 0,05 mm per il nylon e 0,2 mm per ABS. Impostare il diametro della testina di stampa su 0,2 mm in entrambi i casi. Impostare la temperatura dell'ugello a 220 gr....

Risultati

Quando la temperatura della piattaforma aumentava, il diametro delle goccioline e il raggio di curvatura diminuivano, mentre l'angolo di contatto aumentava (Figura 3). Pertanto, la lunghezza focale del PDMS è aumentata. Tuttavia, per le temperature della piattaforma superiori a 220 gradi centigradi, è stato osservato un tempo di stagionatura molto breve nelle goccioline, e non hanno potuto estendersi in una forma piana-convessa. Questo può essere attribuito all'area di fissaggio basso quando.......

Discussione

Lo spostamento dell'uscita si è evoluto linearmente con la forza concentrata all'estremità libera del fascio a sbalzo ed è stato coerente con le simulazioni FEA. La sensibilità degli amplificatori è stata di 36,55 s 0,53 s/m per il nylon e di 36,03 gradi per l'ABS. La sensibilità stabile ha confermato la fattibilità e l'efficacia della rapida prototipazione di sensori ad alta precisione utilizzando la stampa 3D. Gli amplificatori avevano un'alta sensibilità ed erano privi di interferenze elettromagnetiche. Inoltre, aveva.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Fabbrica		prodotti elettrici in plastica ABS Hengli dejian	Utilizzato per la stampa di fili di diametro 1,75 mm per il meccanismo di amplificazione
		alluminio 6063 T83	La lunghezza, la larghezza e lo spessore della trave a sbalzo sono 380 mm, 51 mm e 3,8 mm.
ANSYS	ANSYS	ANSYS 14.5
CURA	Ultimaker	Cura 3.0	Slicing softare, utilizzando con la stampante 3D migliorata
	Dow Corning		PDMS e agente indurente sono miscelati con il rapporto di peso di 10:1 Dispositivo di
guida	Xinmingtian	E00
Stampante 3D migliorata e accessori			Fatto da me. Viene adottata la piattaforma elevatrice sferica rotante. La piattaforma di sollevamento sferica è dotata di un ugello e di una pipetta, che possono essere commutati e stampati liberamente. Con una piattaforma di stampa rotante, la temperatura della piattaforma può essere controllata liberamente.
iPhone 6	Apple	MG4A2CH / A	8 megapixel sensore e la distanza di messa a fuoco equivalente è 29 mm
Agitatore magenetico	SCILOGEX	MS-H280-Pro
Nylon	Hengli dejian fabbrica		Utilizzato per la stampa di filo di diametro 1,75 mm per il meccanismo di amplificazione
PDMS	Dow Corning	SYLGARDDC184	Dopo che la miscela viscosa è stata riscaldata e indurita, può essere combinata con il dispositivo di amplificazione dell'obiettivo del telefono cellulare per l'acquisizione delle immagini.
Analizzatore di forma	Gltech	SURFIEW 4000
Solidworks	Dassault Systems	Solidworks 2017	Assistenza alla modellazione
dell'estensimetro VISHAY	Vishay		Utilizzato per misurare la deformazione prodotta nell'esperimento.
Indicatore estensimetrico VISHAY	Vishay		Acquisizione dati di deformazione.

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