«Розумні» деталі машин будуть попереджати користувачів про пошкодження і зношення

Американські вчені розробили технологію із застосуванням 3D-друку для створення «розумних» деталей машин, які попереджають користувача про пошкодження або зношення.

Вчені з Дослідницького центру United Technologies і Університету штату Коннектикут створюють смарт-деталі машин, які самі повідомляють про появу проблем. Для їх створення вчені застосовують технологію прямого запису, розширену форму 3D-друку.

Технологія прямого запису дозволяє використовувати більш інтелектуальні механізми, інтегруючи в різні деталі машин нові смарт-функції. Ця технологія допоможе усунути потребу в додаткових електронних елементах, що призведе до значного зменшення ваги машин і спрощення збірки.

На відміну від звичайного виробництва елементів, у якому використовуються лазери для сплаву шарів дрібного металевого порошку у твердий об'єкт, в технології прямого запису задіють напівтверде металеве «чорнило», яке видавлюється із сопла. За рахунок в'язкості чорнило виглядає як зубна паста, що видавлюється з тюбика.

При нанесенні чорнила виходить срібна нитка, яка проводить електричний струм. Її вбудовують у тривимірні друковані деталі машини під час їх створення. Нитки мають ширину всього 15 мікрон, що набагато тонше, ніж середня людська волосина (100 мікрон), і завдяки цьому можуть «відчувати» навіть мінімальне пошкодження.

Будь-яке пошкодження деталі, таке як зношення або стирання, викликане тертям рухомих частин, розріже одну або кілька ліній, порушуючи їхній ланцюг. Срібні нитки грають роль датчиків, які виявляють ушкодження. Чим більше ліній пошкоджено, тим більше нанесено шкоди. Показання напруги в режимі реального часу дозволяють інженерам оцінити потенційний збиток і зношення деталі без необхідності повного демонтажу машини.

Щоб краще зрозуміти, як ці мікродатчики можуть використовуватися, уявіть, що вони вбудовані в керамічне покриття лопатей вентилятора реактивного двигуна. На лопаті діють дуже великий тиск і тепло. Мікроскопічна тріщина у захисному покритті може потенційно призвести до катастрофи, але вона залишається невидимою для неозброєного ока. Із вбудованими датчиками механіки будуть швидко попереджені про будь-які ушкодження лопатей, що дозволить вчасно вирішити проблему.

Дослідники також застосували видозмінену технологію створення полімерних магнітів зі складною геометрією і довільними формами, що відкриває нові можливості для виробництва і дизайну.

Самех Дардона, заступник директора Об'єднаного дослідницького центру, сказав: «Тепер ми можемо інтегрувати функції в деталі, щоб зробити їх більш інтелектуальними. Ці датчики можуть виявляти будь-який вид зношення, навіть корозію, і повідомляти про це користувачеві. Це допоможе нам підвищити продуктивність, уникнути збоїв та заощадити кошти».

Читайте далі:

Вчені зможуть створювати на 3D-принтері тканини людини

Простий пристрій Smartians перетворює звичайну техніку на смарт-прилад

Створено авто, що стає частиною будинку — новинка від Hyundai