3D打印用于電子和可穿戴設備的應變傳感器

來源：廣西增材制造協(xié)會

路易斯安那州立大學的論文學生奧斯汀史密斯在探索可穿戴電子產(chǎn)品傳感器機制方面取得了成功。在“FDM 3D打印應變傳感器的設計和制造”中，作者解釋說，由于需要監(jiān)控運動的柔性電子設備，可以快速創(chuàng)建價格合理的傳感器。

大多數(shù)應變傳感器研究都集中在靈敏度、彈性和實際制造上。在這里，史密斯試圖開發(fā)一種方法，將多個傳感器集成到一個設備中，使用提供強度和性能的材料和技術。兩種不同尺寸的樣品：I型，2000μm×200μm，II型，500μm×200μm，使Smith有更好的機會檢查和評估原型。

基于Muth等人的嵌入式3D打印程序圖

一旦創(chuàng)建，每個傳感器包括：
嵌入式渠道（長短）
導電液
基質(zhì)
“當施加外力時，通道變形，并且長通道的橫截面積減小，而短通道的橫截面積增加。結果，長通道的變形導致導電流體的橫截面積減小。導電流體面積的這種變化減小了電流可以流過的路徑的尺寸，從而增加了它的阻力，”史密斯說。

3D打印應變傳感器設計的橫截面視圖。

應用過程中通道效應的工作原理。

由于電導率和相對無毒性，Galinstan流體被用于研究項目，Smith指出應變傳感器模式適用于單軸應變。使用Ultimaker 3 3D打印機打印傳感器，使用Ninja Flex Thermoplastic Polyurethane制造�？傮w而言，研究表明，通過FDM 3D打印可以創(chuàng)建一系列復雜的設計和傳感器平臺。

用于使用Ultimaker 3 3D打印機打印應變傳感器的設置和參數(shù)。

“盡管如此，與應變偏移、應力積累和應力集中相關的問題是限制因素。 FDM工藝形成彈性基材的方式是使纖維交織并與施加的應變成一定角度，”作者總結道�！斑@減少了在這些纖維中引起永久變形和應變積累所需的應變�！�

“這些觀察與3D打印應變傳感器的創(chuàng)建高度相關，因為層的圖案化可以改變應變傳感器的應變響應�？傮w而言，F(xiàn)DM 3D打印已被證明具有作為簡單且經(jīng)濟高效地制造柔性應變傳感器的方法的潛力。”

隨著3D打印和電子產(chǎn)品在如今的無數(shù)創(chuàng)新中不斷相互配合，傳感器也成為許多不同應用的熱門焦點，從嵌入式組件到生物醫(yī)學傳感器再到光纖。