意大利研究人员将传感器集成到3D打印金属结构中

来自都灵理工大学机械和航空航天工程系的意大利研究人员探索了传感器在3D打印中在医疗应用中的使用。作者G. De Pasquale，A。Buffon和L. Bongiorni最近在一份简短的白皮书“添加剂在DMLS金属零件中集成传感器”中发表了他们的研究结果。

研究人员使用直接金属激光烧结（DMLS）在钢样品中集成了3D打印的热和惯性传感器，该技术在需要监测（因此需要传感器）的医学和临床环境中都具有潜力，并且在提高生物力学参数方面很有用。将传感器集成到零件中的常规方法通常包括钻孔（通过铣削程序），将其包裹或通过表面粘合。

在这项研究中，一个传感器被认为具有“高温暴露甚至高成本”的特性，而另一个则被用于基本且价格更便宜的用途。研究人员尝试将传感器封装到研究过程中制作的标本中，目的是：

• 使用准确的参数和操作校准3D打印过程
• 在3D打印期间优化传感器的集成
• 之后支持验证感测性能

这组作者解释说：“第一类传感器是具有圆柱形探头的压阻式热传感器PT100，直径为5.90 mm，长度为30.3 mm。” 探头通过电线连接，并具有基于硅的特殊隔热保护。第二种传感器类型是带有标准电缆的通用压阻式加速度传感器。”

            集成了热传感器（a，b）和惯性传感器（c）和3极连接器（d）的17-4PH零件样品

研究人员在研究过程中发现，通过SLM优化，当异物引入金属时，他们能够防止有时会导致零件结构发生材料变化。对17-4PH样品进行抛光和精加工，然后通过使用12.5倍的放大倍数进行评估以检查材料的密度，并使用200倍的放大倍数进行分析以分析表面的微观结构。

发现密度为100％，没有毛孔或“不连续性”的迹象。研究人员报告说，在打印过程中，表面层之间有微小的变化，但是这个问题很容易通过附加的机械表面工具解决。否则，发现金属零件“均匀且无缺陷”。

                                    放大倍数为12.5x（a）和200x（b）的表面显微照片

对热传感器进行了功能测试，重点关注精度，灵敏度和可重复性方面的性能。作者使用了模数转换器以及加热板来进行测试。最终，他们得出结论，尽管用户可以可行地集成任何类型的电子设备，但可以通过更高级的配置来改进应用程序。

“特别是，根据个体主题的特性定制的可穿戴系统的感测在不久的将来是有吸引力的应用程序。”

                                                  热传感器的功能验证

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