3d打印传感器：3D打印传感器

NASA将3D打印传感器

3D打印  在现代世界中已成为真正的游戏改变者。它使得制造各种物体成为可能，而不受大型生产线的支配。甚至可以在某种程度上3D打印食物。2019年2月18日，南极熊从外媒获悉，由美国国家航空航天局资助的研究人员将应用这种技术和制造方法来打印传感器，甚至在一块不超过手机的单板上进行无线通信的部分电路。
 地球和太空科学家使用的多传感器平台传统上就像今天的任何电子产品一...
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2019-02-18

3d打印传感器：3D打印传感器_1

物联网(IoT)被誉为我们技术发展的下一个重大步骤之一，愿景有点乌托邦式：系统收集信息，然后在超连接网络中快速传递信息，并使用这些数据来发现见解并采取行动，以改善我们的日常生活。通过提高设备效率，优化基础设施和交通等领域，帮助废物管理和个人健康，它可以节省更多能源。
物联网的功能是许多因素的结果，但是要考虑的一个基本方面是将用于在整个物联网系统中收集数据的传感技术。我们不仅必须考虑这些传感器的强度和功率，而且还必须考虑如何创建如此大量的设备，以便充分跟踪世界上产生的大量数据。3D打印技术和纳米材料的使用正是在这里发挥作用的。当一起使用时，它们可以帮助创建我们设想的无缝，强大的物联网。
3D打印的优势  3D打印是一项快速发展的技术，具有在科学，工业甚至日常环境中提供巨大价值的潜力。可以切实看到用于创建和批量生产大量IoT传感器的技术。至少，增材制造工艺可以帮助设计传感器电子部件的最佳外壳。由于此过程，您无需从头开始即可轻松修改或向机箱添加新功能。随着传感器的发展和形式或功能的改变，这种灵活性肯定会受益于传感器的创建。  但是3D打印电子组件令人振奋的发展将真正释放强大而功能强大的IoT传感器的大规模生产。导电墨水的使用-一种用于3D打印的墨水，其中注入了铜，银和金等导电材料-不仅使我们能够方便地打印电子产品，而且还消除了传统2D电路板的限制。通过创建可以采用多种不同形状或尺寸的三维电路板，我们将能够构建更多用途的设备阵列。重要的是，这可以巩固和加速物联网传感器的创建。发挥纳米材料的作用  除了诸如导电墨水之类的3D打印传感器的发展之外，我们还可以转向纳米材料，这种材料因其高功能而经常被引用。特别地，石墨烯被认为是传感器的理想材料：它耐用，灵活，导电性强，并且可以通过温度，光，压力等因素检测环境变化，甚至可以感知化学变化。大量研究已投入到释放石墨烯的功能中，其在传感器中的使用可以帮助为物联网提供准确的信息。  这意味着它可以满足IoT传感器的内部和外部需求(即创建坚固，有弹性的外壳和功能强大的电子零件)。看到3D打印在实现更大范围的传感器创建方面将发挥怎样的作用，可以认为将这一过程与石墨烯配对将极大地提升IoT系统的功能。
物联网传感器为了能够对其周围的环境提供准确的测量，其强度必须足以承受雨雪等恶劣条件，或者在某些工业情况下，必须具有足够的强度以承受来自海洋应用的极端热量甚至盐分侵蚀。对于更传统的金属和材料，这些元素可能会在技术上迅速磨损，从而导致数据不准确，从而破坏物联网系统。不断更换传感器，使耐用的纳米材料成为制造传感器的理想基础，效率也非常低下。  但是要克服的另一个障碍是围绕运行物联网系统所需的大量传感器。市场研究人员估计，当今世界已经有超过200亿个互联设备，而且随着我们技术的进步和寻求实现真正的IoT的情况下，这个数字只会持续增长。大量的设备转化为同样大量的传感器，而使先进的，基于纳米材料的传感技术得以广泛使用是一项艰巨的挑战性工作，尤其是在过去证明了大规模生产纳米材料(如石墨烯)时非常困难。另外，即使基于纳米材料的传感器具有如此的能力，实现如此多的传感器的成本也可能会在寻求这种原因方面造成许多停顿。
过去一直难以生产的“奇妙材料”石墨烯最近已经看到了潜在的突破，将使科学家能够创造出更大的数量，这在3D打印IoT传感器的情况下意味着打印机可以很好地使用很多材料用。
科学家最近还对使用石墨烯的3D打印对象进行了实验，这可能被证明是解锁用于IoT的基于纳米材料的传感器的最终关键。中国的研究人员已经发现了一种利用虚拟2D材料通过使用氧化石墨烯墨水来创建3D对象的方法，并且已经成功地使用纳米材料来创建微型超级电容器。
中国3D打印网点评：
可以说，如果石墨烯墨水可用于3D打印电池，传感器技术也不会落后很多。例如，石墨烯已用于3D打印受到生物启发的纤毛传感器，该传感器模仿自然界中生物如何感知周围环境。与印刷传感器技术的其他发展(例如与可穿戴设备的集成)相结合，科学界已朝着使批量生产基于纳米材料的传感器的过程发展，使其更实惠的方向迈出了重要一步。
在讨论物联网带来的惊人可能性时，传感技术的发展以及克服在其创建和实施过程中遇到的各种障碍的需求似乎已成为人们关注的问题。但是，尽管存在这些挑战，但物联网有望在2020年成为主流。而且，从3D打印和用于传感器的纳米技术的发展轨迹来看，很明显，我们正在逐步实现基于传感器的无缝物联网。

3d打印传感器：3D打印传感器的优势_3D打印传感器的类型

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3d打印传感器：3D打印传感器的发展现状及未来挑战

　　3D打印机和传感器背后的技术在过去几年中分别经历了可观的增长和进步。但随着这两种技术的整合，创造出优势的同时，要面临的挑战也不少。
　　传感器3D打印概述
　　在过去的几年中，增材制造（AM）（通常称为3D打印）已经改变了许多工业和学术应用。相比于传统的制造工艺，通过使用该技术，用户能够以更快的速度生产几何形状复杂的零件。
　　当用于传感器的制造时，3D打印具有多个优点，包括较低的成本，快速的制造速度和高精度。除了具有固有地打印整个传感器的功能外，还可以在制造过程中的任何时候开始或停止3D打印，从而使用户可以轻松地将传感器嵌入到已打印的结构中。
　　3D打印传感器的优势
　　3D打印机的成功之处在于其传感器的多重优势以及其增材制造和容纳制造，这提供了独特的传感器创建范围。3D打印传感器显示了3D打印技术的广泛胜利——打印足够的传感器的能力扩大了更多的传感器可用性及应用范围。
　　首先，使用3D打印机创建传感器的先天优势是，它能够通过连接到标准设备，与标准设备一起印刷，生产。在接口板或万用表的标准结构中集成传感器，消除了对额外成本和资源的需求。
　　其次，3D打印机创建传感器更快。
　　大型公司通常使用3D打印来创建原型。当3D打印机在产品最终制造之前构建原型时，该过程称为快速原型制作。这包括使用三维计算机设计快速实现对象的比例模型或物理零件集合的一组技术。此外，3D打印机还可以直接从一个来源生成多功能的对象和设备，从而有效地节省了时间，减少了材料浪费并减少了过多的机械使用。有一些具有成本效益的3D打印机可以使此过程更容易实现，进而，这种可访问性也有机会使3D打印传感器的应用范围更广。
　　还有，如果企业可以应用3D打印技术，尤其是在传感器等设备上，则可以提供创造性的选项来定制公司产品。随着3D打印机的生产能力的扩展和其技术的日益普及，对打印技术和材料的需求也不断增加，这些材料和材料可以打印诸如电子传感器之类的实用且有用的设备。
　　最后，如果公司开始在其产品中生产嵌入式传感器，则他们可以系统且有效地获取客户反馈。例如，传感器可以检测人们对其产品的切实互动。因此，这些传感器可以监视和破译客户的满意或不满意。3D打印传感器还易于连接，不需要任何复杂的电路，因此这些3D打印传感器可以被现有的开源设备查看，可以实现通过传感器与与客户互动。
　　3D打印传感器的类型及发展情况
　　3D打印技术已成功集成到多种类型的传感器的设计，开发和制造中，包括力，应变，压力，触觉，位移，电磁，脑电图（EEG），声学，光学，超声和生物传感器。
　　力传感器
　　力传感器通过测量作为内部结构元素的挠曲的位移或应变并将这些施加的力转换为可测量的电信号来发挥作用。力传感器通常由三部分组成：弯曲，传感器及其包装。
　　由于力传感器必须能够感测多个方向的扭矩，因此这些设备的传统制造经常需要将多个传统传感器耦合在一起的复杂结构。
　　结果，通用商业力传感器要么非常笨重，要么实用性有限。通过3D打印技术生产的力传感器价格便宜，易于定制，并且可以以更快的速度生产。
　　实际上，3D打印使用户可以为特殊应用（例如医疗设备，汽车部件，乐器，机器人和计算机输入设备）定制力传感器的配置。
　　光学传感器
　　将3D打印技术结合到光学传感器生产中的主要优势之一是能够将这些传感器的所有组件（例如镜子和透镜）减少到一个简单的打印样本中。
　　最近的一项研究发现，3D打印技术成功地创建了一种轻巧且便宜的光纤振动传感器，该传感器专门设计用于大功率电机。在他们的工作中，传感机制是通过一个刀片来实现的，该刀片已连接到可弯曲的薄膜上，该叶片可调节光强度。
　　脑电传感器
　　脑电图（EEG）是神经科医生用来评估患者大脑电活动的有价值的诊断工具。EEG技术的最新进展已使这项关键技术以支持癫痫诊断和中风康复的可穿戴设备的形式在临床环境之外使用。
　　尽管取得了这一进展，但可穿戴式EEG暴露于湿气中仍会被破坏，并且还具有其他局限性，例如刺激皮肤的侵入性电极和长期稳定性差。
　　为了克服这些挑战并提高传感器性能，曼彻斯特大学最近开展的工作发现3D打印机可以成功制造出本底噪声较高的干式EEG电极，并且也不需要使用导电胶。
　　与标准湿式电极相比，这些科学家进行的工作发现，他们的3D打印电极生产成本低廉，并且可以轻松进行优化以满足每个用户的需求。
　　未来的挑战
　　3D打印传感器只是通过3D打印技术轻松创建的众多复杂设备中的一部分。尽管3D打印传感器领域前景大好，但该行业内仍然存在着巨大的挑战，并限制了未来的传感器生产。
　　各种类型的材料可以用于不同的3D打印方法。但是，每种3D打印技术显然都限制了可用于制造给定传感器的材料类型。不幸的是，即将研究出理想的打印方法，但与各种特定材料不兼容，也会直接限制打印传感器的性能和可靠性。
　　除了可用的材料外，还缺乏有关3D打印传感器的耐用性和整个生命周期的信息。尽管这一挑战很大程度上归因于这些传感器的新颖性，但未来的工作必须考虑每个生产步骤如何有助于缩短打印传感器的使用寿命。3D打印在传感器生命周期中的作用还将决定该技术是否有助于增加还是解决电子废物。