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

Эта работа была финансово поддержана Национальным научным фондом Китая (Грант No 51805009).

1. Сборка механизма усиления
<ol><li>Построить экспериментальную платформу, включающее улучшенный 3D-принтер, индикатор датчика деформации, водительское устройство, опорную раму, алюминиевый батончик, объектив PDMS, смартфон, вес, печатный усилитель(Дополнительная диаграмма 1),и да...

<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>

Выходное смещение развивалось линейно с силой, сосредоточенной в свободном конце пучка кантилевера, и соответствовало симуляциям FEA. Чувствительность усилителей составила 36,55 х 0,53 евро/мкм для нейлона и 36,03 х 1,34 евро/мкм для АБС. Стабильная чувствительность подтвердила осуществимость ?...

Получение легких, но прочных материалов особенно важно в современной промышленности. Свойства материалов влияют при воздействии стресса, давления, торсии и изгиба вибрации во время использования1,2. Таким образом, измерение деформации материалов важно для анализа их долговечности и устранения неполадок. Такие измерения позволяют инженерам анализировать долговечность материалов и устранять производственные проблемы. Наиболее распространенный метод измерения штамма в промышленности использует датчики напряжения3. Традиционные датчики фольги широко используются из-за их низкой стоимости и хорошей надежности4. Они измеряют изменения в электрических сигналах и преобразуют их в различныесигналы5,6. Однако этот метод оставляет детали профиля деформации в измеренном объекте и подвержен шуму от вибрационных электромагнитных помех с аналоговыми сигналами. Разработка точных, высоко повторяемых и простых методов измерения штамма материала имеет важное значение в инженерии. Таким образом, изучаются и другие методы.
В последние годы наноматериалы вызвали большой интерес у следователей. Для измерения нагрузки на мелкие объекты, Osborn et al.7,8, предложил метод измерения штамма 3D наноматериалов с помощью электронного рассеяния (EBSD). Используя молекулярную динамику, Lina et al.9 исследовали межслойную инженерию штамма трения графена. Распределенные измерения штамма оптического волокна с использованием спектроскопии Рейли с обратной сбросом (RBS) широко использовались при обнаружении неисправностей и для оценки оптических устройств из-за их высокого пространственного разрешения и чувствительности10. Решетка волоконно-оптических (FBG)11,12 распределенных датчиков деформации были широко использованы для высокоточных измерения деформации13 для их чувствительности к температуре и деформации. Для того, чтобы контролировать изменения деформации, вызванные лечением после инъекции смолы, Sanchez et al.14 встроил оптоволоконный датчик в пластину эпоксидного углеродного волокна и измерил полный процесс деформации. Дифференциальная интерференционная контрастность (DIC) является мощным методом измерения деформации поля15,16,17, который широко используется, а18. Сравнивая изменения измеренных уровней серых поверхностей в собранных изображениях, анализируется деформация и вычисляется штамм. Чжан и др.19 предложил метод, который опирается на введение усиленных частиц и DIC изображения развиваться из традиционных DIC. Фогель и Ли20 вычислили значения штамма с помощью автоматического метода с двумя представлениями. В последние годы это позволило одновременное наблюдение за микроструктурами и измерение деформации в составных композитах, усиленных частицами. Традиционные датчики деформации эффективно измеряют напряжение только в одном направлении. Ymelka et al.21 предложил анагнистого гибкого датчика деформации, который улучшает традиционный метод датчика деформации, обнаруживая изменения в резистентности датчика. Также можно измерить штамм с помощью биологических или химических веществ. Например, ионные проводящие гидрогели являются эффективной альтернативой деформации / тактильные датчики из-за их хорошие свойства растяжить и высокой чувствительности22,23. Графен и его композиты обладают отличными механическими свойствами и обеспечивают высокую мобильность носителей наряду с хорошей пьезорезистивностью24,25,26. Следовательно, датчики деформации на основе графена широко используются в электронном мониторинге здоровья кожи, носимой электроники и других областях27,28.
В этой работе представлено концептуальное измерение деформации с использованием полидиметилсилоксана (PDMS) и системы усиления. Устройство отличается от традиционного датчика деформации, так как не требует проводов или электрических соединений. Кроме того, перемещение может наблюдаться непосредственно. Механизм усиления может быть размещен в любом месте на испытанный объект, что значительно увеличивает повторяемость измерений. В этом исследовании датчик и усилитель деформации были изготовлены с помощью технологии 3D-печати. Сначала мы улучшили 3D-принтер, чтобы повысить его эффективность в соответствии с нашими требованиями. Сферическое экструзионное устройство было разработано для замены традиционного одноматериального экструдера, управляемого нарезным программным обеспечением для завершения преобразования металлических и пластиковых сопла. Соответствующая молдинговая платформа была изменена, а устройство для зондирования смещения (усилитель) и считывающее устройство (микроскоп PDMS) были интегрированы.

<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

Традиционный датчик измерения деформации должен быть электрифицирован и подвержен электромагнитным помехам. Для того, чтобы решить колебания в аналоговый электрический сигнал в традиционной операции датчика деформации, новый метод измерения деформации представлен здесь. Он использует фотографический метод для отображения изменения напряжения путем усиления изменения смещения указателя механизма. Визуальный полидиметилсилоксан (PDMS) объектив с фокусным расстоянием 7,16 мм был добавлен в камеру смартфона для создания группы объективов, действующих в качестве микроскопа для захвата изображений. Он имел эквивалентное фокусное расстояние 5,74 мм. Акрилонитрил бутадиена стирола (ABS) и нейлоновые усилители были использованы для проверки влияния различных материалов на производительность датчика. Производство усилителей и объектива PDMS основано на усовершенствованной технологии 3D-печати. Полученные данные были сопоставлены с результатами анализа конечных элементов (FEA) для проверки их достоверности. Чувствительность усилителя АБС составляла 36,03 и 1,34 евро/мкм, а чувствительность нейлонового усилителя составляла 36,55 и 0,53 евро/мкм.

При повышении температуры платформы диаметр капель и радиус кривизны уменьшались, в то время как угол контакта увеличивался(рисунок 3). Таким образом, фокусное расстояние PDMS увеличилось. Тем не менее, для платформы температуры выше 220 градусов по Цельсию, очень короткое ?...

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

В этой работе представлен датчик измерения деформации, состоящий из механизма усиления и полидиметилсилоксанового микроскопа, изготовленного с помощью улучшенного 3D-принтера.

Производство измерительного устройства с улучшенным 3D-принтером

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

Двухэтадочные твердоликвидные производства могут быть также применены к производству структурных материалов микросферы в различных областях исследования, в том числе электроники, биофармацевтических, энергетических и оборонных секторов. Эта система не требует проводов или электрического соединения и позволяет измерять широкий спектр применений, связанных с деформацией микроструктуры. Перед началом процедуры создать экспериментальную платформу, которая включает в себя модифицированный 3-D принтер, индикатор датчика напряжения, устройство для вождения, опорную раму, алюминиевую планку, объектив PDMS, смартфон, вес, печатный усилитель и датчик напряжения.Установите высоту нейлонового слоя в принтере до 0,05 миллиметра. Установите диаметр печатной головки до 0,2 миллиметра и установите температуру сопла до 220 градусов по Цельсию. Установите скорость печати до 2000 миллиметров в минуту.Отрегулируйте ориентацию сферической экструзионой головки так, чтобы металлическое сопло столкнулись с низкой температурной платформой и распечатыв контур, чтобы обеспечить нормальное экструзию. Затем повесьте нейлон на колонку. Передняя часть должна войти в контейнер катушки печати, чтобы расплавиться металлическим соплом.Чтобы собрать микроскоп PDMS, используйте магнитный мешалка, чтобы смешать соотношение веса PDMS прекурсора для лечения раствора агента и де-газ смеси в течение 40 минут. Когда все пузырьки были удалены, залить смесь в контейнер PDMS сферической экструзии головы и повернуть сферической экструзии головы и платформы, так что пластиковые сопла сталкивается с высокой температурой платформы. Установите пластиковый приращение сопла до 50 микролитров и используйте вращение сопла и двигатель степпера в оси З, чтобы поместить нижний конец устройства пипетки на 20 миллиметров от формы.Затем нагрейте высокотем температурную платформу и сожмите контейнер PDMS для печати объектива PDMS. Когда печатный объектив PDMS остынет до комнатной температуры, используйте резиновые пинцеты, чтобы удалить его из принтера. Для выполнения измерения нагрузки испытания деформации, используйте гайки и болты, чтобы исправить один конец 380 на 51 на 3,8 миллиметра алюминия 6063-T83 бар к операционному столу и сделать крест в центре и 160 миллиметров от свободного конца кантилевер балки.Чтобы удалить слой оксида на балке, полировать поверхность тонкой наждачной бумагой под углом около 45 градусов со стороны сетки провода датчика напряжения. Используйте вату, пропитанную ацетоном, чтобы протереть поверхность отшлифовавания кантилеверного луча и поверхность пасты датчика деформации. Затем подключите водительское устройство и индикатор датчика напряжения и включите питание.Затем смонтировать датчик напряжения на центральную поверхность алюминиевой планки на ее фиксированном конце и зафиксировать стандартный вес на свободный конец пучка кантилевера для управления концентрированным входом силы. Заведите базовое считывка с помощью обычного индикатора датчика деформации с четвертью метода соединения моста перед заменой датчика деформации нейлоновым усилителем. Прикрепите объектив PDMS к камере смартфона с восьмимегапиксельным сенсором на расстоянии фокусировки 29 миллиметров и отрегулируйте фокусное расстояние камеры до получения четкого изображения.Затем используйте микроскоп PDMS для чтения смещения указателя. Для выполнения анализа конечных элементов импортируйте пучок кантилевера и механизм усиления в материальную библиотеку программного обеспечения и моделируйте их позиции размещения. Проанализируйте механические свойства указателя механизма усиления под действием кантилевера и используйте тетраэтральные элементы с прекрасным размером элемента для создания сеток для использования в 3-D геометрических моделях.Затем уточните петли сгибания, особенно шарнир между указателем и другими телами, и примените концентрированную силу одного ньютона к центру свободного конца кантилеверного луча. По мере повышения температуры платформы уменьшается диаметр капли и радиус кривизны, увеличивается угол контакта. Здесь показано сравнение экспериментального измерения смещения с моделированием FEA для нейлона, в то время как этот график иллюстрирует минимальные и максимальные расхождения между склонами для АБС.В этом репрезентативном эксперименте были определены чувствительность измерений для нейлона и АБС. Контролировать температуру литья объектива PDMS сложно. Мы используем бесконтактный инфракрасный радиационный термометр и высокотау температурную платформу, чтобы гарантировать, что изменения температуры находятся в пределах толерантности.Этот метод производства твердой жидкости может также применяться к исследованиям в области биофармацевтических препаратов, особенно для подготовки микросферных структур.

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

Высокое разрешение, высокая скорость, Трехмерная Видео Формирование изображений с цифровой Fringe методы проекции

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

Разработка устройства 3D Графен электрода 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

Ручным управлением Манипуляции одиночных молекул с помощью сканирующего зондового микроскопа с 3D-интерфейсом виртуальной реальности

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

Модульная конструкция и производство интеллектуальный робот на основе стратегии управления связью

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

3D-печать камеру для органических оптоэлектронных устройств деградации тестирование

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

Цепь процесса мягкая оснастка для литья 3D компонента с микро столбы

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

Стандартные и надежный метод для изготовления двумерных наноэлектроника

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

Полимерных пьезоэлектрических вибрации энергии комбайн с 3D структура Мешхед Core

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

3D-печать - Оценка выбросов частиц 3D-печати пера

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

Сложное управление струйным принтером для изготовления суперконденсаторов на основе чипов

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