Name: production of a strain-measuring device with an improved 3d printer
Uploaded: 2020-01-30T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل مالياً من قبل المؤسسة الوطنية الصينية للعلوم (المنحة رقم 51805009).

1- تجميع آلية التضخيم
<ol><li>بناء منصة تجريبية بما في ذلك طابعة 3D محسنة ، ومؤشر قياس سلالة ، وجهاز القيادة ، وإطار الدعم ، وشريط الألومنيوم ، وعدسة PDMS ، والهاتف الذكي ، والأوزان ، ومكبر للصوت المطبوعة(الشكل التكميلي 1)، وقياس سلالة ، كما هو موضح في الشكل 1.</li>
	<li>تعيين ا...

<ol>
	<li>Laramore, D., Walter, W., Bahadori, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+micro-nuclear-mechanical+system+for+strain+measurement.">Design of a micro-nuclear-mechanical system for strain measurement.</a> Radiation Physics and Chemistry. 155 (8), 209-212 (2019).</li><li>Hu, D., Song, B., Dang, L., Zhang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+strain+rate+on+mechanical+properties+of+the+bamboo+material+under+quasi-static+and+dynamic+loading+condition.">Effect of strain rate on mechanical properties of the bamboo material under quasi-static and dynamic loading condition.</a> Composite Structures. 200 (4), 635-646 (2018).</li><li>Mattana, G., Briand, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+printed+sensors+on+foil.">Recent advances in printed sensors on foil.</a> Materials Today. 19 (2), 88-99 (2016).</li><li>Laramore, D., McNeil, W., Bahadori, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+micro-nuclear-mechanical+system+for+strain+measurement.">Design of a micro-nuclear-mechanical system for strain measurement.</a> Radiation Physics and Chemistry. 281, 258-263 (2018).</li><li>Enser, H., Sell, J. K., Hilber, W., Jakoby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printed+strain+sensors+in+organic+coatings:+In+depth+analysis+of+sensor+signal+effects.">Printed strain sensors in organic coatings: In depth analysis of sensor signal effects.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 19 (2), 88-99 (2016).</li><li>Kelb, C., Reithmeier, E., Roth, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Foil-integrated+2D+Optical+Strain+Sensors.">Foil-integrated 2D Optical Strain Sensors.</a> Procedia Technology. 15, 710-715 (2014).</li><li>Osborn, W., Friedman, L. H., Vaudin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+measurement+of+3D+structured+nanodevices+by+EBSD.">Strain measurement of 3D structured nanodevices by EBSD.</a> Ultramicroscopy. 184, 88 (2018).</li><li>Liu, F., Guo, C., Xin, R., Wu, G., Liu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+reliability+of+twin+variant+analysis+in+Mg+alloys+by+in+situ+EBSD+technique.">Evaluation of the reliability of twin variant analysis in Mg alloys by in situ EBSD technique.</a> Journal of Magnesium and Alloys. 150 (4), 184-198 (2019).</li><li>Lin, X., Zhang, H., Guo, Z., Chang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+engineering+of+friction+between+graphene+layers.">Strain engineering of friction between graphene layers.</a> Journal of Tribology International. 131 (8), 686-693 (2019).</li><li>Shingo, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-range+measurement+of+Rayleigh+scatter+signature+beyond+laser+coherence+length+based+on+coherent+optical+frequency+domain+reflectometry.">Long-range measurement of Rayleigh scatter signature beyond laser coherence length based on coherent optical frequency domain reflectometry.</a> Journal of Optics Express. 24 (17), 19651 (2016).</li><li>Davis, C., Tejedor, S., Grabovac, I., Kopczyk, J., Nuyens, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Strain+Fiber+Bragg+Gratings+for+Structural+Fatigue+Testing+of+Military+Aircraft.">High-Strain Fiber Bragg Gratings for Structural Fatigue Testing of Military Aircraft.</a> Journal of Photonic Sensors. 2 (3), 215-224 (2012).</li><li>Peng, J., Jia, S., Jin, Y., Xu, S., Xu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+investigation+of+a+sensitivity-enhanced+fiber+Bragg+Grating+sensor+for+micro-strain+measurement.">Design and investigation of a sensitivity-enhanced fiber Bragg Grating sensor for micro-strain measurement.</a> Journal of Sensors and Actuators. 285, 437-447 (2019).</li><li>Hong, C. Y., Zhang, Y. F., Yang, Y. Y., Yuan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+FBG+based+displacement+transducer+for+small+soil+deformation+measurement.">An FBG based displacement transducer for small soil deformation measurement.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 286, 35-42 (2019).</li><li>S&#225;nchez, D. Z., Gresil, M., Soutis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distributed+internal+strain+measurement+during+composite+manufacturing+using+optical+fibre+sensors.">Distributed internal strain measurement during composite manufacturing using optical fibre sensors.</a> Composites Science and Technology. 120, 49-57 (2015).</li><li>Castillo, D. R., Allen, T., Henry, R., Giffith, M., Ingham, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+image+correlation+(DIC)+for+measurement+of+strains+and+displacements+in+coarse,+low+volume-fraction+FRP+composites+used+in+civil+infrastructure.">Digital image correlation (DIC) for measurement of strains and displacements in coarse, low volume-fraction FRP composites used in civil infrastructure.</a> Composite Structures. 212 (10), 43-57 (2019).</li><li>Badadani, V., Sriranga, T. S., Srivatsa, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Uncertainty+in+Digital+Image+Correlation+Technique+for+Strain+Measurement.">Analysis of Uncertainty in Digital Image Correlation Technique for Strain Measurement.</a> Materials Today: Proceedings. 5 (10), 20912-20919 (2018).</li><li>Gao, C., Zhang, Z., Amirmaleki, M., Tam, J., Sun, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+strain+mapping+of+GO+nanosheets+under+in+situ+TEM+tensile+testing.">Local strain mapping of GO nanosheets under in situ TEM tensile testing.</a> Applied Materials Today. 14, 102-107 (2018).</li><li>Chine, C. H., Su, T. H., Huang, C. J., Chao, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+digital+image+correlation+(DIC)+to+sloshing+liquids.">Application of digital image correlation (DIC) to sloshing liquids.</a> Optics and Lasers in Engineering. 115, 42-52 (2019).</li><li>Zhang, F., Chen, Z., Zhong, S., Chen, H., Wang, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+measurement+of+particle+reinforced+composites+at+microscale:+an+approach+towards+concurrent+characterization+of+strain+and+microstructure.">Strain measurement of particle reinforced composites at microscale: an approach towards concurrent characterization of strain and microstructure.</a> Micron. , (2019).</li><li>Vogel, J. H., Lee, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+two-view+method+for+determining+strain+distributions+on+deformed+surfaces.">An automated two-view method for determining strain distributions on deformed surfaces.</a> Journal of Materials Shaping Technology. 6 (4), 205-216 (1988).</li><li>Zymelka, D., Yamashita, T., Takamatsu, S., Kobayashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin-film+flexible+sensor+for+omnidirectional+strain+measurements.">Thin-film flexible sensor for omnidirectional strain measurements.</a> Journal of Sensors and Actuators. 263, 391-397 (2017).</li><li>Li, R., Zhang, K., Cai, L., Chen, G., He, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+stretchable+ionic+conducting+hydrogels+for+strain/tactile+sensors.">Highly stretchable ionic conducting hydrogels for strain/tactile sensors.</a> Polymer. 167 (12), 154-158 (2019).</li><li>Liu, H., Macqueen, L. A., Usprech, J. F., Maleki, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microdevice+arrays+with+strain+sensors+for+3D+mechanical+stimulation+and+monitoring+of+engineered+tissues.">Microdevice arrays with strain sensors for 3D mechanical stimulation and monitoring of engineered tissues.</a> Biomaterials. 172, 30-40 (2018).</li><li>Bolotin, K. I., Sikes, K. J., Jiang, Z., Stormer, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh+electron+mobility+in+suspended+Graphene.">Ultrahigh electron mobility in suspended Graphene.</a> Solid State Communications. 146 (9-10), 351-355 (2008).</li><li>Smith, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromechanical+piezoresistive+sensing+in+suspended+graphene+membranes.">Electromechanical piezoresistive sensing in suspended graphene membranes.</a> Nano Letters. 13 (7), 3237-3242 (2013).</li><li>Zhao, J., Wang, G., Yang, R., Lu, X., Cheng, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+piezoresistivity+of+nanographene+films+for+strain+sensing.">Tunable piezoresistivity of nanographene films for strain sensing.</a> ACS Nano. 9 (2), 1622-1629 (2015).</li><li>Bae, S. H., Lee, Y. B., Sharma, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene-based+transparent+strain+sensor.">Graphene-based transparent strain sensor.</a> Carbon. 51, 236-242 (2013).</li><li>Boland, C. S., Khan, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitive+electromechanical+sensors+using+viscoelastic+graphene+polymer+nanocomposites.">Sensitive electromechanical sensors using viscoelastic graphene polymer nanocomposites.</a> Science. 354 (6317), 1257-1260 (2016).</li><li>Sung, Y. L., Jeang, J., Lee, C. H., Shih, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabricating+optical+lenses+by+inkjet+printing+and+heat-assisted+in+situ+curing+of+polydimethylsiloxane+for+smartphone+microscopy.">Fabricating optical lenses by inkjet printing and heat-assisted in situ curing of polydimethylsiloxane for smartphone microscopy.</a> Journal of Biomedical Optics. 20 (4), 047005 (2015).</li></ol>

تطور إزاحة الإخراج خطياً مع تركيز القوة في الطرف الحر من شعاع الكانتيليفر وكان متسقاً مع محاكاة FEA. وكانت حساسية مكبرات الصوت 36.55 ± 0.53 ميكرور/ميكرومتر للنايلون و36.03 ± 1.34 ميكرور/ميكرومتر للABS. وأكدت الحساسية المستقرة جدوى وفعالية النماذج الأولية السريعة لأجهزة الاستشعار عالية الدقة باستخدا...

الحصول على مواد خفيفة ولكن قوية مهم بشكل خاص في الصناعة الحديثة. تتأثر خصائص المواد عند التعرض للإجهاد والضغط والالتواء واهتزاز الانحناء أثناء الاستخدام1و2. وبالتالي ، فإن قياس السلالة من المواد مهم لتحليل متانتها واستكشاف الأخطاء وإصلاحها الاستخدام. تمكن هذه القياسات المهندسين من تحليل متانة المواد واستكشاف مشاكل الإنتاج. الطريقة الأكثر شيوعا قياس سلالة في الصناعة يستخدم أجهزة استشعار سلالة3. وتستخدم على نطاق واسع أجهزة استشعار احباط التقليدية بسبب تكلفتها المنخفضة وموثوقية جيدة4. أنها تقيس التغيرات في الإشارات الكهربائية وتحويلها إلى إشارات إخراج مختلفة5،6. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة تستبعد تفاصيل ملف تعريف السلالة في الجسم المقاس وهي عرضة للضوضاء من التداخل الكهرومغناطيسي الاهتزازي مع الإشارات التناظرية. تطوير دقيقة، وتكرار للغاية، وسهلة طرق قياس سلالة المواد مهم في الهندسة. وهكذا، تجري دراسة أساليب أخرى.
في السنوات الأخيرة، أثارت المواد النانوية الكثير من الاهتمام من المحققين. لقياس الضغط على الأجسام الصغيرة، اقترح أوزبورن وآخرون7،8 طريقة لقياس سلالة المواد النانوية ثلاثية الأبعاد باستخدام التشتت الخلفي للإلكترون (EBSD). باستخدام الديناميات الجزيئية، حققت لينا وآخرون9 في هندسة سلالة الاحتكاك بين الطبقات من الجرافين. وقد تم توزيع قياسات سلالة الألياف البصرية باستخدام التحليل الطيفي التشتت الخلفي رايلي (RBS) على نطاق واسع في الكشف عن خطأ وتقييم الأجهزة البصرية نظرا لدقة المكانية العالية والحساسية10. صريف الألياف البصرية (FBG)11،12 تم توزيع أجهزة استشعار سلالة تستخدم على نطاق واسع لقياس سلالة عالية الدقة13 لحساسيتها لدرجة الحرارة والإجهاد. من أجل رصد التغيرات في السلالة الناجمة عن العلاج بعد حقن الراتنج ، قام Sanchez وآخرون14 بتضمين مستشعر ألياف بصرية في لوحة ألياف الكربون الايبوكسي وقياس عملية السلالة الكاملة. تباين تباين التداخل التباين (DIC) هو وسيلة قياس قوية من تشوه الحقل15،16،17 التي تستخدم على نطاق واسع وكذلك18. من خلال مقارنة التغيرات في مستويات الرمادي السطحية المقاسة في الصور التي تم جمعها ، يتم تحليل التشوه ، ويتم حساب السلالة. واقترح تشانغ وآخرون19 طريقة تعتمد على إدخال الجسيمات المقوىوصور الاستراتيجية للحد من الفقر لتتطور من DIC التقليدية. Vogel و Lee20 قيم السلالة المحسوبة باستخدام طريقة عرض اثنين تلقائية. وفي السنوات الأخيرة، مكّن ذلك من رصد الهيكل المجهري في وقت واحد وقياس السلالات في المركبات المعززة بالجسيمات. أجهزة استشعار سلالة التقليدية قياس فعال فقط سلالة في اتجاه واحد. اقترح Zymelka وآخرون21 مستشعر إجهاد مرن متعدد الاتجاهات يحسن طريقة قياس السلالة التقليدية من خلال الكشف عن التغيرات في مقاومة أجهزة الاستشعار. من الممكن أيضًا قياس السلالة باستخدام المواد البيولوجية أو الكيميائية. على سبيل المثال ، هيدروجيلس التوصيل الأيوني ة هي بديل فعال لاستشعار السلالة / اللمس بسبب خصائصها الجيدة للشد والحساسية العالية22،23. الجرافين والمركبات لها خصائص ميكانيكية ممتازة وتوفير التنقل الناقل عالية جنبا إلى جنب مع piezoresistivity جيدة24،25،26. ونتيجة لذلك، وقد استخدمت على نطاق واسع أجهزة استشعار سلالة المستندة إلى الجرافين في رصد صحة الجلد الإلكترونية، والالكترونيات التي يمكن ارتداؤها، وغيرها من المجالات27،28.
في هذا العمل ، يتم تقديم قياس الإجهاد المفاهيمي باستخدام مجهر البوليديميثيلسيلوكسان (PDMS) ونظام التضخيم. يختلف الجهاز عن مقياس السلالة التقليدي لأنه لا يتطلب أسلاكًا أو توصيلات كهربائية. وعلاوة على ذلك، يمكن ملاحظة التشرد مباشرة. يمكن وضع آلية التضخيم في أي مكان على الجسم المختبر ، مما يزيد بشكل كبير من تكرار القياسات. في هذه الدراسة ، تم إجراء جهاز استشعار ومكبر للصوت سلالة من قبل تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد. لقد قمنا أولاً بتحسين الطابعة ثلاثية الأبعاد لزيادة كفاءتها لتلبية متطلباتنا. تم تصميم جهاز قذف كروي ليحل محل الطارد التقليدي أحادي المادة الذي يتحكم فيه برنامج التقطيع لإكمال تحويل الفوهات المعدنية والبلاستيكية. تم تغيير منصة صب المقابلة، وتم دمج جهاز استشعار الإزاحة (مكبر للصوت) وجهاز القراءة (مجهر PDMS).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>ABS</td>
			<td>Hengli dejian plastic electrical products factory</td>
			<td></td>
			<td>Used for printing 1.75 mm diameter wire for amplifying mechanism</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum 6063 T83 bar</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>The length, width and thickness of cantilever beam are 380 mm, 51 mm, and 3.8 mm.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ANSYS</td>
			<td>ANSYS</td>
			<td>ANSYS 14.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CURA</td>
			<td>Ultimaker</td>
			<td>Cura 3.0</td>
			<td>Slicing softare,using with the improved 3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curing agent</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td></td>
			<td>PDMS and curing agent are mixed with the weight ratio of 10:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Driving device</td>
			<td>Xinmingtian</td>
			<td>E00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Improved 3D printer and accessories</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Made by myself. The rotary spherical lifting platform is adopted. The spherical lifting platform is equipped with a nozzle and a pipette, which can be switched and printed freely. With a rotary printing platform, the platform temperature can be freely controlled.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iPhone 6</td>
			<td>Apple</td>
			<td>MG4A2CH/A</td>
			<td>8-megapixel sensor and the equivalent focus distance is 29mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magenetic stirrer</td>
			<td>SCILOGEX</td>
			<td>MS-H280-Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nylon</td>
			<td>Hengli dejian plastic electrical products factory</td>
			<td></td>
			<td>Used for printing 1.75 mm diameter wire for amplifying mechanism</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>SYLGARDDC184</td>
			<td>After the viscous mixture is heated and hardened, it can be combined with the lens amplification device of the mobile phone for image acquisition.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shape analyzer</td>
			<td>Gltech</td>
			<td>SURFIEW 4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solidworks</td>
			<td>Dassault Systems</td>
			<td>Solidworks 2017</td>
			<td>Assist to modelling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VISHAY strain gauge</td>
			<td>Vishay</td>
			<td></td>
			<td>Used to measure the strain produced in the experiment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VISHAY strain gauge indicator</td>
			<td>Vishay</td>
			<td></td>
			<td>Strain data acquisition.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

production of a strain-measuring device with an improved 3d printer

يجب كهربة مستشعر قياس السلالات التقليدي ويكون عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي. من أجل حل التقلبات في الإشارة الكهربائية التناظرية في عملية قياس سلالة التقليدية، يتم تقديم طريقة قياس سلالة جديدة هنا. ويستخدم تقنية التصوير الفوتوغرافي لعرض تغيير سلالة عن طريق تضخيم تغيير إزاحة المؤشر من الآلية. تمت إضافة عدسة بوليديميثيل سيلوكسان البصرية (PDMS) مع البعد البؤري من 7.16 ملم إلى كاميرا الهاتف الذكي لتوليد مجموعة عدسة تعمل كمجهر لالتقاط الصور. وكان له طول بؤري مكافئ قدره 5.74 ملم. Acrylonitrile butadiene الستايرين (ABS) واستخدمت مكبرات النايلون لاختبار تأثير مواد مختلفة على أداء أجهزة الاستشعار. ويستند إنتاج مكبرات الصوت وعدسة PDMS على تحسين تكنولوجيا الطباعة 3D. وقورنت البيانات التي تم الحصول عليها بالنتائج المستمدة من تحليل العناصر المحدودة للتحقق من صحتها. وكانت حساسية مكبر الصوت ABS 36.03 ± 1.34 μа/μm، وكانت حساسية مكبر النايلون 36.55 ± 0.53 μа/μm.

عندما زادت درجة حرارة المنصة ، انخفض قطر القطرة ونصف قطر الانحناء ، في حين زادت زاوية الاتصال(الشكل 3). ولذلك، ازداد البعد البؤري لـ PDMS. ومع ذلك ، بالنسبة لدرجات حرارة المنصة فوق 220 درجة مئوية ، لوحظ وقت علاج قصير جدًا في القطرات ، ولم تتمكن من التمدد في شكل محدب للطائرة. ويمكن...

Watch this Scientific Journal Video about Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer at JoVE.com

Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer

يقدم هذا العمل مستشعر قياس السلالة الذي يتكون من آلية تضخيم ومجهر بوليديميثيلسيلوكسان المصنعباستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد محسنة.

إنتاج جهاز قياس السلالة مع طابعة ثلاثية الأبعاد محسنة

A traditional strain measurement sensor needs to be electrified and is susceptible to electromagnetic interference. In order to solve the fluctuations in ...

ويمكن أيضاً تطبيق عملية تصنيع السائل الصلب على مرحلتين على تصنيع مواد الغلاف المجهري الهيكلية في مختلف مجالات الدراسة، بما في ذلك الإلكترونيات، ومستحضرات الأدوية الحيوية، والطاقة، وقطاعات الدفاع. هذا النظام لا يتطلب أسلاك أو اتصال كهربائي ويسمح مجموعة واسعة من التطبيقات المتعلقة تشوه البنية المجهرية أن تقاس. قبل البدء في الإجراء، قم ببناء منصة تجريبية تتضمن طابعة ثلاثية الأبعاد معدلة، ومؤشر قياس سلالات، وجهاز قيادة، وإطار دعم، وشريط ألمنيوم، وعدسة PDMS، وهاتف ذكي، وأوزان، ومكبر صوت مطبوع، وقياس سلالات.تعيين ارتفاع طبقة النايلون في الطابعة إلى 0.05 ملليمتر. تعيين قطر رئيس الطباعة إلى 0.2 ملليمتر، وتعيين درجة حرارة فوهة إلى 220 درجة مئوية. تعيين سرعة الطباعة إلى 2000 ملليمتر في الدقيقة.ضبط اتجاه رأس البثق كروية بحيث الفوهة المعدنية يواجه منصة درجة حرارة منخفضة وطباعة كفاف لضمان البثق العادي. ثم شنق النايلون على العمود. يجب أن تدخل الواجهة الأمامية حاوية لفائف الطباعة ليتم ذوبانها من قبل فوهة معدنية.لتجميع المجهر PDMS، واستخدام التحريك المغناطيسي لخلط نسبة الوزن 10 إلى واحد من السلائف PDMS لعلاج وكيل حل وفك الغاز الخليط لمدة 40 دقيقة. عندما تمت إزالة جميع الفقاعات، صب الخليط في حاوية PDMS من رأس البثق كروية وتدوير رأس البثق كروية ومنصة بحيث فوهة البلاستيك يواجه منصة ارتفاع درجة الحرارة. تعيين زيادة فوهة البلاستيك إلى 50 ميكروليترس واستخدام دوران فوهة ومحرك السائر في المحور Z لوضع الطرف السفلي من جهاز ماصة 20 ملليمتر بعيدا عن القالب.ثم قم بسخين منصة درجة الحرارة العالية وضغط على حاوية PDMS لطباعة عدسة PDMS. عندما تبرد عدسة PDMS المطبوعة إلى درجة حرارة الغرفة، استخدم ملاقط مطاطية لإزالتها من الطابعة. لإجراء قياس سلالات اختبار التحميل، استخدم المكسرات والبراغي لإصلاح نهاية واحدة من 380 في 51 من قبل 3.8 ملليمتر الألومنيوم 6063-T83 بار إلى طاولة التشغيل ورسم الصليب في المركز و 160 ملليمتر من النهاية الحرة لشعاع cantilever.لإزالة طبقة أكسيد على شعاع، تلميع السطح مع الصنفرة غرامة في زاوية حوالي 45 درجة من اتجاه شبكة الأسلاك قياس سلالة. استخدام القطن الصوف غارقة في الأسيتون لمسح سطح شعاع cantilever الرمل وسطح عجينة قياس سلالة. ثم قم بتوصيل جهاز القيادة ومؤشر قياس الضغط وتشغيل الطاقة.بعد ذلك، قم بتركيب مقياس سلالات على السطح المركزي لشريط الألومنيوم في نهايته الثابتة وحدد وزنًا قياسيًا إلى النهاية المجانية لشعاع الـ cantilever للتحكم في مدخلات القوة المركزة. سجل قراءة خط الأساس باستخدام مؤشر قياس السلالة التقليدية مع طريقة اتصال جسر ربع قبل استبدال مقياس الضغط بمكبر نايلون. قم بتوصيل عدسة PDMS بكاميرا الهاتف الذكي مع مستشعر 8 ميجابكسل على مسافة تركيز 29 ملليمترًا وضبط الطول البؤري للكاميرا حتى يتم الحصول على صورة واضحة.ثم استخدام المجهر PDMS لقراءة إزاحة المؤشر. لإجراء تحليل عنصر محدود، استيراد شعاع cantilever وآلية تضخيم في المكتبة المادية للبرنامج ومحاكاة مواقعها موضع. تحليل الخصائص الميكانيكية لمؤشر آلية تضخيم تحت عمل شعاع cantilever واستخدام عناصر رباعية السطوح مع حجم عنصر غرامة لتوليد شبكات للاستخدام في نماذج هندسية ثلاثية الأبعاد.ثم صقل المفصلات التمدد، وخاصة المفصل بين المؤشر والهيئات الأخرى، وتطبيق قوة مركزة من نيوتن واحد إلى مركز النهاية الحرة للشعاع cantilever. كما يتم زيادة درجة حرارة منصة، قطر قطرة ونصف قطرة انحناء انخفاض، وزيادة زاوية الاتصال. هنا يتم عرض مقارنة بين قياس النزوح التجريبي مع محاكاة FEA للنايلون ، في حين يوضح هذا الرسم البياني الحد الأدنى والحد الأقصى للتناقضات بين المنحدرات لABS.في هذه التجربة التمثيلية، تم تحديد حساسيات القياس بالنايلون وABS. من الصعب التحكم في درجة حرارة صب عدسة PDMS. نستخدم مقياس حرارة الأشعة تحت الحمراء غير الاتصال ومنصة عالية الحرارة لضمان أن التغيرات في درجة الحرارة ضمن التسامح.ويمكن أيضاً تطبيق طريقة التصنيع الصلبة السائلة هذه على الدراسات في مجال الأدوية الحيوية، ولا سيما لإعداد هياكل الغلاف الدقيق.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Transformations of Stress and Strain

SCIENTISTS IN ACTION

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

عالية الدقة، والسرعة الفائقة، والتصوير ثلاثي الأبعاد الفيديو مع تقنيات الإسقاط هامش الرقمية

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Development of a 3D Graphene Electrode Dielectrophoretic Device

تطوير جهاز 3D الجرافين الكهربائي Dielectrophoretic

The design and fabrication of a novel 3D electrode microdevice using 50 &#181;m thick graphene paper and 100 &#181;m double sided tape is described. The ...

Hand Controlled Manipulation of Single Molecules via a Scanning Probe Microscope with a 3D Virtual Reality Interface

التحكم ناحية التلاعب احدة الجزيئات عن طريق المجهر التحقيقي مع واجهة الواقع الافتراضي 3D

Considering organic molecules as the functional building blocks of future nanoscale technology, the question of how to arrange and assemble such building ...

The Modular Design and Production of an Intelligent Robot Based on a Closed-Loop Control Strategy

وحدات تصميم وإنتاج روبوت ذكي يستند إلى استراتيجية لمراقبة مغلقة

Intelligent robots are part of a new generation of robots that are able to sense the surrounding environment, plan their own actions and eventually reach ...

A 3D-printed Chamber for Organic Optoelectronic Device Degradation Testing

دائرة المطبوعة 3D للأجهزة الإلكترونية البصرية العضوية اختبار تدهور

In this manuscript, we outline the manufacture of a small, portable, easy-to-use atmospheric chamber for organic and perovskite optoelectronic devices, ...

A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

سلسلة عملية أدوات ناعمة لحقن صب عنصر ثلاثي الأبعاد مع مايكرو الركائز

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

طريقة قياسية وموثوقة لاختلاق النانو ثنائي الأبعاد

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

A Polymer-based Piezoelectric Vibration Energy Harvester with a 3D Meshed-Core Structure

حصاده الطاقة اهتزاز كهرضغطية المستندة إلى البوليمر مع بنية أساسية يعشق 3D

In this study, we fabricated a flexible 3D mesh structure with periodic voids by using a 3D lithography method and applying it to a vibration energy ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

الطباعة ثلاثية الأبعاد - تقييم انبعاثات الجسيمات من قلم الطباعة ثلاثية الأبعاد

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Elaborate Control of Inkjet Printer for Fabrication of Chip-based Supercapacitors

تحكم متقن في الطابعة النافثة للحبر لتصنيع المكثفات الفائقة القائمة على الرقائق

There are tremendous efforts in various fields to apply the inkjet printing method for the fabrication of wearable devices, displays, and energy storage ...