Diese Arbeit präsentiert einen Dehnungsmesssensor, der aus einem Verstärkungsmechanismus und einem Polydimethylsiloxan-Mikroskop besteht, das mit einem verbesserten 3D-Drucker hergestellt wird.
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Methodenartikel
Herstellung eines Strain-Messgeräts mit verbessertem 3D-Drucker
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Ein herkömmlicher Dehnungsmesssensor muss elektrifiziert werden und ist anfällig für elektromagnetische Störungen. Um die Schwankungen des analogen elektrischen Signals in einem herkömmlichen Dehnungsmessstreifenbetrieb zu lösen, wird hier eine neue Dehnungsmessmethode vorgestellt. Es verwendet eine fotografische Technik, um die Dehnungsänderung anzuzeigen, indem die Änderung der Zeigerverschiebung des Mechanismus verstärkt wird. Eine visuelle Polydimethylsiloxan-Linse (PDMS) mit einer Brennweite von 7,16 mm wurde einer Smartphone-Kamera hinzugefügt, um eine Linsengruppe zu generieren, die als Mikroskop fungiert, um Bilder aufzunehmen. Es hatte eine äquivalente Brennweite von 5,74 mm. Acrylonitril Butadien-Styrol (ABS) und Nylonverstärker wurden verwendet, um den Einfluss verschiedener Materialien auf die Sensorleistung zu testen. Die Produktion der Verstärker und DES PDMS-Objektivs basiert auf einer verbesserten 3D-Drucktechnologie. Die erhaltenen Daten wurden mit den Ergebnissen der Finite-Elemente-Analyse (FEA) verglichen, um ihre Gültigkeit zu überprüfen. Die Empfindlichkeit des ABS-Verstärkers betrug 36,03 x 1,34 ,/m, und die Empfindlichkeit des Nylonverstärkers betrug 36,55 x 0,53 x / m.
Einleitung
Die Gewinnung von leichten, aber starken Materialien ist in der modernen Industrie besonders wichtig. Die Eigenschaften der Materialien werden bei Belastung, Druck, Torsion und Biegeschwingung während des Gebrauchs1,2beeinflusst. Daher ist die Dehnungsmessung von Materialien wichtig, um deren Haltbarkeit zu analysieren und die Verwendung zu beheben. Solche Messungen ermöglichen es Ingenieuren, die Haltbarkeit von Materialien zu analysieren und Produktionsprobleme zu beheben. Die gängigste Dehnungsmessmethode in der Industrie verwendet Dehnungssensoren3. Herkömmliche Foliensensoren sind ....
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Protokoll
1. Montage des Amplifikationsmechanismus
- Konstruieren Sie eine experimentelle Plattform mit einem verbesserten 3D-Drucker, einer Dehnungsmessstreifenanzeige, einem Antriebsgerät, einem Stützrahmen, einer Aluminiumstange, einem PDMS-Objektiv, einem Smartphone, Gewichten, einem gedruckten Verstärker (Ergänzende Abbildung 1) und einem Dehnungsmessstreifen, wie in Abbildung 1dargestellt.
- Stellen Sie die Höhe jeder Schicht im Drucker auf 0,05 mm für Nylon und 0,2 mm für ABS ein. Stellen Sie den Durchmesser des Druckkopfes in beiden Fällen auf 0,2 mm ein. Stellen Sie die Temperatur der Düse auf 220 °C für Ny....
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Ergebnisse
Bei steigender Plattformtemperatur verringerten sich der Tröpfchendurchmesser und der Krümmungsradius, während der Kontaktwinkel zunahm (Abbildung 3). Daher erhöhte sich die Brennweite des PDMS. Bei Bahnsteigtemperaturen über 220 °C wurde jedoch eine sehr kurze Aushärtungszeit in den Tröpfchen beobachtet, die sich nicht in eine ebene-konvexe Form ausdehnen konnte. Dies kann auf den niedrigen Befestigungsbereich bei der Haftung an einer Smartphone-Kamera zurückgeführt werden. Daher wurden in .......
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Diskussion
Die Ausgangsverschiebung entwickelte sich linear mit der am freien Ende des Auslegerstrahls konzentrierten Kraft und entsprach den FEA-Simulationen. Die Empfindlichkeit der Verstärker lag bei 36,55 x 0,53 x /m für Nylon und 36,03 bei 1,34 x /m für ABS. Die stabile Empfindlichkeit bestätigte die Machbarkeit und Wirksamkeit des Rapid Prototyping von hochpräzisen Sensoren mittels 3D-Druck. Die Verstärker hatten eine hohe Empfindlichkeit und waren frei von elektromagnetischen Störungen. Darüber hinaus hatten sie eine einfach.......
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Offenlegungen
Die Autoren erklären keine gegensätzenden Interessen.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde von der National Science Foundation of China (Grant No. 51805009) finanziell unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| ABS | Hengli dejian Fabrik | Wird zum Drucken von Draht mit einem Durchmesser von 1,75 mm für den Verstärkungsmechanismus | |
| verwendet Aluminium 6063 T83 Stange | Die Länge, Breite und Dicke des Auslegers beträgt 380 mm, 51 mm und 3,8 mm. | ||
| ANSYS | ANSYS ANSYS 14.5 | ||
| CURA | Ultimaker | Cura 3.0 | Slicing-Software mit dem verbesserten 3D-Drucker |
| Härter | Dow Corning | PDMS und Härter werden mit dem Gewichtsverhältnis von 10:1 gemischt | |
| Antriebsgerät | Xinmingtian | E00 | |
| Verbesserter 3D-Drucker und Zubehör | Von mir selbst gemacht. Die drehbare kugelförmige Hebebühne wird übernommen. Die kugelförmige Hebebühne ist mit einer Düse und einer Pipette ausgestattet, die frei geschaltet und bedruckt werden können. Bei einer rotierenden Druckplattform kann die Temperatur der Plattform frei gesteuert werden. | ||
| iPhone 6 | Apple | MG4A2CH / A | 8-Megapixel-Sensor und die äquivalente Fokusentfernung beträgt 29 mm |
| Magenetic Rührer | SCILOGEX | MS-H280-Pro | |
| Nylon | Hengli Dejian Kunststoff Fabrik | Wird zum Drucken von Draht mit einem Durchmesser von 1,75 mm für den Verstärkungsmechanismus | |
| PDMS | Dow Corning | SYLGARDDC184 | Nachdem das viskose Gemisch erhitzt und ausgehärtet ist, kann es mit dem Linsenverstärkungsgerät des Mobiltelefons zur Bildaufnahme kombiniert werden. |
| Formanalysator | Gltech | SURFIEW 4000 | |
| Solidworks | Dassault Systems | Solidworks 2017 | Unterstützung bei der Modellierung |
| VISHAY Dehnungsmessstreifen | Vishay | Wird verwendet, um die im Experiment erzeugte Dehnung zu messen. | |
| VISHAY DMS-Anzeiger | Vishay | Dehnungsdatenerfassung. |
Referenzen
- 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....
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Nachdrucke und Genehmigungen
