«Умные» детали машин будут предупреждать пользователей о повреждении и износе
Американские учёные разработали технологию с применением 3D-печати для создания «умных» деталей машин, которые предупреждают пользователя о повреждении или износе.
Учёные из Исследовательского центра United Technologies и Университета штата Коннектикут создают смарт-детали машин, которые сами сообщают о появлении проблем. Для их создания учёные применяют технологию прямой записи, расширенную форму 3D-печати.
Технология прямой записи позволяет использовать более интеллектуальные механизмы, интегрируя в разные детали машин новые смарт-функции. Эта технология поможет устранить потребность в дополнительных электронных элементах, что приведёт к значительному уменьшению веса машин и упрощению сборки.
В отличие от обычного производства элементов, в котором используются лазеры для сплавления слоёв мелкого металлического порошка в твёрдый объект, в технологии прямой записи задействуют полутвёрдые металлические «чернила», которые выдавливаются из сопла. За счёт вязкости чернила выглядят как зубная паста, выдавливаемая из тюбика.
При нанесении чернил получается серебряная нить, которая проводит электрический ток. Её встраивают в трёхмерные печатные детали машины во время их создания. Нити имеют ширину всего 15 микрон, что намного тоньше, чем средний человеческий волос (100 микрон), и благодаря этому могут «ощущать» даже самое минимальное повреждение.
Любое повреждение детали, такое как износ или истирание, вызванное трением движущихся частей, разрежет одну или несколько линий, нарушая их цепь. Серебряные нити играют роль датчиков, которые обнаруживают повреждения. Чем больше линий повреждено, тем больше нанесённый урон. Показания напряжения в режиме реального времени позволяют инженерам оценить потенциальный ущерб и износ детали без необходимости полного демонтажа машины.
Чтобы лучше понять, как эти микродатчики могут использоваться, представьте, что они встроены в керамическое покрытие лопасти вентилятора реактивного двигателя. На лопасти действуют очень большое давление и тепло. Микроскопическая трещина в защитном покрытии может потенциально привести к катастрофе, но она остаётся невидимой для невооруженного глаза. Со встроенными датчиками механики будут быстро предупреждены о любых повреждениях лопастей, что позволит вовремя решить проблему.
Исследователи также применили видоизменённую технологию создания полимерных магнитов с замысловатой геометрией и произвольными формами, что открывает новые возможности для производства и дизайна.
Самех Дардона, заместитель директора Объединённого исследовательского центра, сказал: «Теперь мы можем интегрировать функции в детали, чтобы сделать их более интеллектуальными. Эти датчики могут обнаруживать любой вид износа, даже коррозию, и сообщать эту информацию пользователю. Это поможет нам повысить производительность, избежать сбоев и сэкономить средства».
Читайте далее:
Создана технология 3D-печати живых тканей почек и печени
Простое устройство Smartians превращает обычную технику в смарт-прибор
Hyundai создал автомобиль-беспилотник, который становится частью дома