Laboratory for Dynamics of Machines and Structures
Izdelava 3D natisnjenega piezoelektričnega zaznavala z elektromagnetnim ščitom v enem procesu, z uporabo termoplastične ekstruzije materiala
T. Košir and
J. Slavič
Additive Manufacturing, 2023
Materialna ekstruzija s termoplastičnim polimerom omogoča hkratno izdelavo in električno polarizacijo piezoelektričnih zaznaval. Kljub temu, uspešna implementacija zaščite pred elektromagnetno interferenco (EMI) v istem izdelovalnem procesu še ni bila dosežena. Ta raziskava obravnava ključne izzive, kot so zapiranje zaznavala v omejen prostor brez vpliva na postopek električne polarizacije, visoka upornost prevodnih filamentov, ki povzroča nizkopasovno filtriranje električnega naboja, in povezovanje 3D natisnjenih zaznaval z EMI zaščitenimi merilnimi napravami.
Predstavljena načela oblikovanja omogočajo izdelavo popolnoma 3D-natisnjenega piezoelektričnega zaznavala v enem procesu, z vključenim piezoelektričnim elementom, žico in vmesnikom za povezavo, vse zaščiteno pred EMI. Uvedene so strategije izdelave, kot sta dodatno zapolnjevanje med ekstruzijskimi linijami in likanje elektrod, s čimer se izognemo kratkemu stiku elektrod in težavam pri električni polarizaciji. Poleg tega 3D natisnjeni vmesnik omogoča neposredno namestitev komercialno dostopnega konektorja in nadaljno povezovanje z merilno verigo.
Kot zaznavalo sile ima v celoti 3D natisnjeno piezoelektrično zaznavalo odlično razmerje med signalom in šumom. Šum se z zaščito pred EMI zmanjša za več kot dva reda velikosti, če ga primerjamo z delno zaščitenim zaznavalom. Ta raziskava je pomemben korak naprej pri izdelavi in vgradnji piezoelektričnih zaznaval v enem postopku, in ponuja široko paleto aplikacij na področjih, kot so nadzor strukturnega zdravja, robotika in biomedicinski inženiring, kjer je potrebna visoka stopnja prilagodljivosti.
  Ladisk, Fakulteta za strojništvo, Univerza v Ljubljani
  janko.slavic@fs.uni-lj.si
  +386 1 4771 226 jankoslavic     jankoslavic