Integrieren Sie Sensoren mit 3D-Druck in Zahnräder ...

Die Integration von Sensoren in Rotationsmechanismen könnte es Ingenieuren ermöglichen, intelligente Scharniere zu bauen, die wissen, wann eine Tür geöffnet wurde, oder Zahnräder in einem Motor, die einem Mechaniker mitteilen, wie schnell sie sich drehen. MIT-Ingenieure haben nun mit dem 3D-Druck eine Möglichkeit entwickelt, Sensoren einfach in diese Art von Mechanismen zu integrieren.

Obwohl Fortschritte im 3D-Druck eine schnelle Herstellung von Rotationsmechanismen ermöglichen, ist die Integration von Sensoren in die Designs immer noch bekanntermaßen schwierig. Aufgrund der Komplexität der rotierenden Teile werden Sensoren typischerweise manuell eingebettet, nachdem das Gerät bereits hergestellt wurde.

Allerdings ist die manuelle Integration von Sensoren keine leichte Aufgabe. Wenn Sie sie in ein Gerät einbetten, könnten sich die Drähte in den rotierenden Teilen verheddern oder deren Rotation behindern. Die Montage externer Sensoren würde jedoch die Größe eines Mechanismus erhöhen und möglicherweise seine Bewegung einschränken.

Stattdessen ermöglicht das von den MIT-Forschern entwickelte neue System einem Hersteller, Sensoren mithilfe eines leitfähigen 3D-Druckfilaments direkt in die beweglichen Teile eines Mechanismus zu drucken. Dies gibt Geräten die Möglichkeit, ihre Winkelposition, Rotationsgeschwindigkeit und Drehrichtung zu erfassen.

Mit ihrem System namens MechSense kann ein Hersteller Rotationsmechanismen mit integrierten Sensoren in nur einem Durchgang mithilfe eines Multimaterial-3D-Druckers herstellen. Diese Druckertypen verwenden mehrere Materialien gleichzeitig, um ein Gerät herzustellen.

Um den Fertigungsprozess zu rationalisieren, entwickelten die Forscher ein Plugin für die computergestützte Designsoftware SolidWorks, das automatisch Sensoren in ein Modell des Mechanismus integriert, das dann zur Fertigung direkt an den 3D-Drucker gesendet werden konnte.

MechSense könnte es Ingenieuren ermöglichen, schnell Prototypen von Geräten mit rotierenden Teilen wie Turbinen oder Motoren zu erstellen und gleichzeitig die Sensorik direkt in die Konstruktionen zu integrieren. Es könnte besonders nützlich sein, wenn es darum geht, greifbare Benutzeroberflächen für Augmented-Reality-Umgebungen zu erstellen, in denen die Sensorik für die Verfolgung der Bewegungen eines Benutzers und der Interaktion mit Objekten von entscheidender Bedeutung ist

„Ein Großteil der Forschung, die wir in unserem Labor durchführen, besteht darin, Fertigungsmethoden zu nutzen, die Fabriken oder spezialisierte Institutionen entwickeln, und sie dann für Menschen zugänglich zu machen. 3D-Druck ist ein Werkzeug, das sich viele Menschen zu Hause leisten können. Also wie.“ Können wir dem durchschnittlichen Hersteller die notwendigen Werkzeuge zur Verfügung stellen, um diese Art von interaktiven Mechanismen zu entwickeln? Letzten Endes dreht sich bei dieser Forschung alles um dieses Ziel“, sagt Marwa AlAlawi, eine Doktorandin des Maschinenbaus und Hauptautorin einer Arbeit zum Thema MechSense.

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