混合动力系统将传感器内置到金属中

创建传感器代表了在物联网(IoT)的“事物”检测中迈出的一步。嵌入式传感器有望提供从工业设备中有效捕获现场数据的方法,为高级设置,维护和诊断打开大门。

汤姆·凯文位于俄亥俄州的制造技术公司Fabrisonic开发了一种混合生产工艺,该工艺有望帮助设备制造商将传感器直接内置到3D打印的金属零件中。在该技术的首批应用之一中,该技术将超声增材制造(UAM)与计算机数控(CNC)框架相结合,该公司制造了嵌入式光纤应变传感器。观看下面的视频以了解更多信息。


创建传感器代表了在物联网(IoT)的“事物”检测中迈出的一步。嵌入式传感器有望提供从工业设备中有效捕获现场数据的方法,为高级设置,维护和诊断打开大门。反过来,这又为实时上下文数据的智能基础架构扫清了道路。

使Fabrisonic的混合制造技术与市场上其他技术脱颖而出的一个因素是,它克服了传感器部署受限的关键障碍。无论是涉及监视机身的结构完整性还是评估制造系统的运行状况,工程师通常都将传感器连接到组件或系统的外表面。不幸的是,苛刻的操作条件(例如高温,潮湿,电磁干扰和振动)会损害数据收集,从而限制了可用数据量。

嵌入式传感器可减轻这些影响,并为原位数据收集提供强大的系统。

混合过程如何工作

制造过程的主要特征在于其超声波焊接技术的固态特性(材料不会熔化)。 UAM工艺使用旋转的超声波发生器(由压电换能器驱动)构建固体金属物体,以施加超声振动(>20 kHz)到金属箔。这会在箔片和与其粘合的材料(通常是金属底板,零件或其他箔片)之间产生擦洗作用。擦洗作用会取代表面氧化物和污染物,这些氧化物和污染物会干扰粘合过程。在消除这种物理障碍的情况下,系统将连续的金属箔层粘合在一起,以构建一个坚固的3D组件。

CNC铣削有助于创建所需的形状,并具有所需的公差和表面光洁度。减法过程可以提供更高的复杂内部形状精度。

检查光纤应变传感器的制造方式可以清楚地了解UAM和CNC技术如何协同工作。首先,CNC加工会切割一个放置传感器的通道。然后,UAM过程中的金属流会在金属底板和传感器材料之间建立牢固的机械连接。这种结构可实现出色的应变传递,以进行应力和温度测量。

与市场上的其他一些技术相比,UAM流程具有许多优势。其中大部分是因为Fabrisonic的技术不需要定向能量热源(例如激光和电子束)。

通过保持在大多数金属的转变温度以下,UAM工艺避免了改变原料固有的机械性能,避免了材料性能的重大变化,例如晶粒尺寸,沉淀反应和状态。由于过程温度低,该系统可以嵌入复杂的电子组件(例如微处理器,传感器和遥测),而不会因过热而损坏精密电路。

UAM还提供了灵活性。低温运行使其无需特殊屏蔽即可在车间环境中安全运行。另外,它可以使用市售的箔原料。

正在进行的工作

嵌入金属部件中的光纤应变传感器仍处于发展的基本阶段。但是,机械测试和分析传感器与组件金属结构之间的结合强度是很有希望的。

Fabrisonic,EWI和NASA兰利研究中心的共同努力表明,这种键的强度比金属的屈服应力强,并且该键没有疲劳负荷的迹象。

作为这些正在进行的研究工作的一部分,Fabrisonic和EWI正在探索其他金属基质合金及其制造技术的应用。

更多信息

Fabrisonic

EWI

Share This Article

订阅我们的免费杂志, 免费的电子邮件通讯或两者兼而有之!

加入超过90,000名工程专业人员的行列,他们将在新闻发布后立即获得最新的工程新闻。


About the Author

汤姆·凯文(Tom Kevan)的头像
汤姆·凯文

汤姆·凯文(Tom Kevan)是一名自由撰稿人/编辑,专门从事工程和通信技术。通过联系他 (必须启用JavaScript才能查看此电子邮件地址)。.

Follow DE
#18870