德國弗勞恩霍夫公司開發(fā)出用于列車維護的3D打印Sensetrain AI傳感器系統(tǒng)

2021年11月6日，南極熊獲悉，弗勞恩霍夫激光技術研究所（ILT）的研究人員正在開發(fā)一種3D打印傳感器系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對火車部件的智能維護。

在聯(lián)邦經濟事務和能源部提供的資金資助下，ILT與行業(yè)伙伴合作正在嘗試開發(fā)一款由人工智能（AI）驅動的傳感器系統(tǒng)——SenseTrAIn，可以無線和持續(xù)監(jiān)測3D打印部件的狀況。

這款傳感器集成技術的應用前景廣闊，包括火車門機制、初級和偏航阻尼器以及輪組軸承蓋。這個由人工智能驅動的傳感器系統(tǒng)的最終目標是，如果列車部件需要更換或維修，它將在問題出現(xiàn)的時間和部位發(fā)出信號。

△在Formnext2021展會上，F(xiàn)raunhofer ILT將展示使用LPBF印刷的演示器與包括導體在內的打印測量網格進行傳感器集成的可能性。照片來自Fraunhofer ILT。

用SenseTrAIn監(jiān)測鐵路部件

SenseTrAIn是一種高效、智能地監(jiān)測鐵路工程中相關部件安全功能是否齊全的方法，如火車門和底盤部件。與弗勞恩霍夫ILT一起為該項目工作的行業(yè)伙伴包括組件集成傳感器開發(fā)商ME-Meßsysteme、預知系統(tǒng)開發(fā)商DATAbility和運輸軟件創(chuàng)建者Vedisys。

這些合作伙伴于9月開始實施該項目，并將在2024年前致力于SenseTrAIn的開發(fā)和優(yōu)化。該項目在歐洲最大的鐵路技術中心DB Systemtechnik進行，并希望為歐洲鐵路網絡的智能維護設定方向。

最終，合作項目希望開發(fā)一種全面的方法，從傳感器技術到德國鐵路公司的SAP系統(tǒng)報告，對傳感器集成的3D打印組件的狀況進行無線和連續(xù)監(jiān)測。

這方面的一個例子是，未來火車底盤和車門上的傳感器可以通過5G與德國鐵路公司的SAP系統(tǒng)聯(lián)系，并在缺陷發(fā)生前報告。

有缺陷的鐵路部件會導致運營延誤，給乘客帶來不便，但在嚴格的維護間隔內更換仍處于工作狀態(tài)的部件，既不符合生態(tài)也不經濟。SenseTrAIn項目合作伙伴希望通過其新穎的人工智能驅動的傳感器集成技術來解決這些問題。

△集成了測量制動力和溫度的傳感器的AM制動卡鉗。照片來自弗勞恩霍夫ILT。

傳感器集成的3D打印

負責本項目的合作伙伴正在利用激光粉末床融合（LPBF）3D打印技術來制造傳感器嵌入的組件。LPBF可以將傳感器和執(zhí)行器等電子元件集成到金屬部件中，方法是在特定點暫停打印過程，在部件中建立傳感器，然后再繼續(xù)。

被確定為SenseTrAIN潛在應軸承夾，它可以密封輪組軸承箱。從維護的角度來看，輪組軸承蓋是關鍵部件，因為負載增加會導致溫度上升，磨損風險更大。通過SenseTrAIn，集成在蓋子上的用的零件包括門裝置、初級和偏航阻尼器，以及輪組溫度和加速度傳感器可以在早期階段檢測出熱流道及其原因。

為了確保項目的成功，弗勞恩霍夫研究人員已經確定需要一個大型的、有效的數據庫來優(yōu)化AI-傳感器的組合。ILT的科學家們正在利用德國鐵路技術公司的Trainlab，在現(xiàn)實的日常條件下測試新的傳感器技術。從測試中收集到的信息將被用于訓練人工智能，然后合作商們開始在日常操作中測試該系統(tǒng)。

Fraunhofer ILT將在本月的Formnext貿易展上展示他們的傳感器集成技術的能力。該團隊將展示一個3D打印的演示器，其中有一個打印的測量網格，包括導體，以說明SenseTrAIn在維護和監(jiān)測方面的可能性。

△谷歌的Jacquard設備被放在牛仔布袖子上。圖片來自Stratasys。

帶有傳感器的3D打印

研究人員和業(yè)界人士正越來越多地利用3D打印來改進和優(yōu)化傳感器集成的應用。

這項技術的一個特別流行的應用是可穿戴電子傳感器，如谷歌的 "Jacquard"標簽，它可以附在日常用品上，使其具有運動敏感的功能。谷歌的ATAP部門利用Stratasys公司的PolyJet3D打印技術來制作標簽的原型，使其佩戴者能夠通過某些手勢來控制他們的手機。

3D打印還被用來生產其他可穿戴技術，如壓電驅動的電子產品，以及睡眠監(jiān)測的"智能床"、傳感器嵌入的無人機和用于遠程作物監(jiān)測的水合傳感器。