俄克拉荷马州的科学家使用3D打印制作低成本气象站

来自俄克拉荷马大学和阿贡国家实验室的一群学生和研究人员已经使用3D打印来生产低成本的气象站。

该设计基于大学大气研究公司开发的开源计划，该计划是3D打印自动气象站（3D-PAWS）计划的一部分，具有100多种增材制造的组件。在俄克拉荷马州对气象站进行测试后，科学家将其在八个月的过程中与商用级气象站的功效和耐用性进行了比较，并获得了可喜的结果。

这项研究的主要作者，阿贡大学的大气和地球科学家亚当·西森（Adam Theisen）表示：“我没想到这个台站的表现会和以前一样好。即使组件开始退化，结果也表明这类气象站可能适合较短的活动。”

3D打印的气象站。图片来自Argonne国家实验室。

气象站有什么用途？

气象站包括各种仪器和传感器，旨在监视影响天气预报的因素，包括温度，湿度，风速和太阳辐射。气象站不仅是新闻频道的重要工具，还促进了农业和可再生能源利用等领域的研究。 

不幸的是，商用设备的生产成本可能高达数千美元，从而在资金紧张时限制了它们的可访问性。这就是3D打印的用武之地，有可能使组织将成本降低至1000美元以下，同时将制造能力带到可能难以证明零件采购的偏远地区。

3D打印气象站

鉴于该设备将要经受外界的恶劣环境条件，该团队选择了ASA作为3D打印材料，以补充该站的低成本传感器。令人印象深刻的是，气象站在湿度传感器腐蚀之前已经运转了整整五个月，并且某些3D打印部件显示出退化的迹象。总体而言，尽管面对着雨，雪和-10°C至40°C的温度，但3D打印框架确实保持了自身的位置。

在性能方面，据报道该站的测量结果可与俄克拉荷马州Mesonet（环境监测站网络）中的商业级设备进行比较。该设备的传感器完全能够准确测量温度，降水，紫外线暴露和湿度。唯一表现不佳的仪器是3D打印风速计，由于其打印质量低下，它用于测量风速。

该项目最终证明，在初始启动成本和维护成本方面，3D打印气象站确实可以为其他完善的气象监视设备提供具有成本效益的替代方案。Theisen得出的结论是：“如果您要谈论的是更换这些廉价传感器中的两个或三个，而不是每年维护和校准一个价格为1,000美元的传感器，那么考虑这是一个很大的成本效益。”

这种3D打印的紫外线​​指数传感器使用了由冷冻餐盘制成的塑料盖。到实验结束时，胶水已泛黄。图片来自Argonne国家实验室。

可以在标题为“用更少的钱获得更多的科学：3D打印气象站的评估”的论文中找到该研究的更多细节。它由Adam Theisen等人合着。

当然，这并不是在生态监控设备开发中采用3D打印的第一个实例。今年早些时候，法国国家发展研究院使用Formlabs的SLA 3D打印技术为野外开发了一种水污染传感器。该项目的主要目标是生产用于环境监测目的的“低成本”设备。该团队决定使用3D打印技术，因为他们想使用市场上可买到的工具制造一种用户友好的传感器原型。

在其他地方，橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人员最近3D打印了一种名为“ EMPOWER”的同类首个智能墙，该墙具有天气监视功能。EMPOWER专为突出3D打印而设计，是为室内设计的，结合了混凝土增材制造和集成电子设备，可作为房间的冷却系统。