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

Bu çalışma, Çin Ulusal Bilim Vakfı (Hibe No. 51805009) tarafından mali olarak desteklenmiştir.

1. Amplifikasyon mekanizmasının montajı
<ol><li>Geliştirilmiş bir 3D yazıcı, bir gerinim göstergesi göstergesi, bir sürüş cihazı, destek çerçevesi, alüminyum çubuk, PDMS lens, akıllı telefon, ağırlıklar, baskılı amplifikatör(Ek Şekil 1) ve şekil 1'degösterildiği gibi bir gerinim ölçer içeren deneysel bir platform oluşturma .</li>
	<li>Yazıcıdaki her bir katmanın yüksekliğini naylon için 0,05 mm ve ABS için 0,2 mm olarak ayarlayın. B...

<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>

Çıkış deplasmanı, kantilever ışınının serbest ucunda yoğunlaşan kuvvetle doğrusal olarak gelişti ve FEA simülasyonları ile uyumluydu. Amplifikatörlerin hassasiyeti naylon için 36.55 ± 0.53 με/μm, ABS için 36.03 ± 1.34 με/μm idi. Kararlı hassasiyet, 3D baskı kullanarak yüksek hassasiyetli sensörlerin hızlı prototiplemefizliğini ve etkinliğini doğruladı. Amplifikatörler yüksek hassasiyete sahipti ve elektromanyetik parazitten arınmışlardı. Buna ek olarak, basit bir yapı, küçük...

Hafif ama güçlü malzemelerin elde edilmesi modern endüstride özellikle önemlidir. Malzemelerin özellikleri kullanım sırasında stres, basınç, burulma ve bükme titreşimine maruz kaldığında etkilenir1,2. Bu nedenle, malzemelerin gerinim ölçümü dayanıklılıklarını analiz etmek ve kullanımı gidermek için önemlidir. Bu tür ölçümler, mühendislerin malzemelerin dayanıklılığını analiz etmelerini ve üretim sorunlarını gidermelerini sağlar. Endüstride en yaygın gerinim ölçüm yöntemi gerinim sensörlerikullanır 3. Geleneksel folyo sensörler yaygın olarak düşük maliyet ve iyi güvenilirlik nedeniyle kullanılır4. Elektrik sinyallerindeki değişiklikleri ölçerler ve bunları farklı çıkış sinyallerine dönüştürürler5,6. Ancak, bu yöntem ölçülen nesnedeki gerinim profilinin ayrıntılarını dışarıda bırakır ve analog sinyallerle titreşimsel elektromanyetik girişimden kaynaklanan gürültüye karşı hassastır. Mühendislikte doğru, son derece tekrarlanabilir ve kolay malzeme gerinim ölçüm yöntemleri geliştirmek önemlidir. Bu nedenle başka yöntemler de incelenmektedir.
Son yıllarda, nanomalzemeler müfettişlerin büyük ilgisini çekti. Osborn ve ark.7,8, küçük cisimler üzerindeki gerilimi ölçmek için elektron geri saçılımı (EBSD) kullanarak 3Boyutlu nanomalzemelerin gerilmesini ölçmek için bir yöntem önerdi. Moleküler dinamikleri kullanarak, Lina ve ark.9 grafenin katmanlar arası sürtünme gerinim mühendisliğini araştırdı. Rayleigh backscatter spektroskopisi (RBS) kullanılarak dağıtılan optik fiber gerinim ölçümleri, yüksek uzamsal çözünürlük ve hassasiyeti nedeniyle hata tespitinde ve optik cihazların değerlendirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır10. Izgara fiber optik (FBG)11,12 dağıtılmış gerinim sensörleri yaygın sıcaklık ve gerinim duyarlılıkları için yüksek hassasiyetli gerinim ölçümü13 için kullanılmıştır. Sanchez ve ark.14, reçine enjeksiyonundan sonra kürlemenin neden olduğu gerinim değişikliklerini izlemek için bir epoksi karbon fiber plakaya fiberoptik sensör yerleştirerek tüm gerinim işlemini ölçtü. Diferansiyel girişim kontrastı (DIC) alan deformasyonu güçlü bir ölçüm yöntemidir15,16,17 yaygın olarak kullanılan18. Toplanan görüntülerde ölçülen yüzey grisi seviyelerinin değişimleri karşılaştırılarak deformasyon analiz edilir ve gerilme hesaplanır. Zhang ve ark.19 geleneksel DIC gelişmeye güçlendirilmiş parçacıklar ve DIC görüntülerin giriş dayanan bir yöntem önerdi. Vogel ve Lee20 otomatik iki görünüm yöntemi kullanarak gerinim değerlerini hesapladı. Son yıllarda parçacık takviyeli kompozitlerde eşzamanlı mikroyapı gözlem ve gerinim ölçümü sağlanmıştır. Geleneksel gerinim sensörleri sadece tek bir yönde etkili bir şekilde gerinim ölçer. Zymelka ve ark.21, sensör direncindeki değişiklikleri algılayarak geleneksel gerinim ölçer yöntemini geliştiren çok yönlü esnek bir gerinim sensörü önerdi. Biyolojik veya kimyasal maddeler kullanılarak suş ölçmek de mümkündür. Örneğin, iyonik iletken hidrojeller iyi çekme özellikleri ve yüksek hassasiyeti nedeniyle gerinim /dokunsal sensörleriçin etkili bir alternatiftir22,23. Grafen ve kompozitmükemmel mekanik özelliklere sahip ve iyi piezoresistivity24,25,26ile birlikte yüksek taşıyıcı hareketlilik sağlar. Sonuç olarak, grafen bazlı gerinim sensörleri yaygın elektronik cilt sağlığı izleme, giyilebilir elektronik ve diğer alanlarda27,28kullanılmaktadır.
Bu çalışmada polidimethylsiloxane (PDMS) mikroskobu ve amplifikasyon sistemi kullanılarak kavramsal bir gerinim ölçümü sunulmuştur. Cihaz, tel veya elektrik bağlantısı gerektirmediği için geleneksel bir gerinim ölçerden farklıdır. Ayrıca, deplasman doğrudan görülebilir. Amplifikasyon mekanizması, ölçümlerin tekrarlanabilirliğini büyük ölçüde artıran test edilen nesnenin herhangi bir yerine yerleştirilebilir. Bu çalışmada, bir sensör ve bir gerinim amplifikatör 3D baskı teknolojisi tarafından yapılmıştır. İhtiyaçlarımız için verimliliğini artırmak için önce 3D yazıcıyı geliştirdik. Küresel ekstrüzyon cihazı, metal ve plastik nozulların dönüşümunu tamamlamak için dilimleme yazılımı tarafından kontrol edilen geleneksel tek malzemeli ekstrüzyonun yerini alacak şekilde tasarlanmıştır. İlgili kalıplama platformu değiştirildi ve yer değiştirme algılama cihazı (amplifikatör) ve okuma cihazı (PDMS mikroskobu) entegre edildi.

<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

Geleneksel bir gerinim ölçüm sensörü elektrikli olması gerekir ve elektromanyetik girişime duyarlıdır. Geleneksel bir gerinim ölçer operasyonunda analog elektrik sinyalindeki dalgalanmaları çözmek için burada yeni bir gerinim ölçüm yöntemi sunulmaktadır. Mekanizmanın işaretçi yer değiştirme değişikliğini güçlendirerek gerinim değişimini görüntülemek için bir fotoğraf tekniği kullanır. Odak uzaklığı 7,16 mm olan görsel polidimethylsiloxane (PDMS) lens, görüntüleri yakalamak için mikroskop görevi yapan bir lens grubu oluşturmak için akıllı telefon kamerasına eklendi. 5.74 mm. Akrilonitril bütadiene stiren (ABS) ve naylon amplifikatörlerin sensör performansı üzerindeki etkisini test etmek için eşdeğer odak uzaklığı vardı. Amplifikatörler ve PDMS lens üretimi geliştirilmiş 3D baskı teknolojisine dayanmaktadır. Elde edilen veriler, geçerliliklerini doğrulamak için sonlu elemanlar analizi (FEA) sonuçları ile karşılaştırıldı. ABS amplifikatörün hassasiyeti 36.03 ± 1.34 με/μm, naylon amplifikatörün hassasiyeti 36.55 ± 0.53 με/μm idi.

Platform sıcaklığı arttığında, damlacık çapı ve eğrilik yarıçapı azalırken, temas açısı artmıştır(Şekil 3). Bu nedenle, PDMS odak uzaklığı arttı. Ancak, 220 °C'nin üzerindeki platform sıcaklıkları için damlacıklarda çok kısa bir kürlenme süresi gözlendi ve düzlem-konveks şekline kadar uzanamadı. Bu, akıllı telefon kamerasına yapışırken düşük ek alanına atfedilebilir. Bu nedenle tüm testlerde sadece 220 °C'de oluşan yumuşak lensler magnif...

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

Bu çalışma, bir amplifikasyon mekanizması ve geliştirilmiş bir 3D yazıcı kullanılarak üretilen bir polidimelisiloksane mikroskop oluşan bir gerinim ölçüm sensörü sunar.

Geliştirilmiş 3D Yazıcılı Gerinim Ölçüm Cihazı Üretimi

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

İki fazlı katı-sıvı imalatı, elektronik, biyofarmasötik, enerji ve savunma sektörleri de dahil olmak üzere çeşitli çalışma alanlarında yapısal mikrosfer malzemelerinin üretimine de uygulanabilir. Bu sistem tel veya elektrik bağlantısı gerektirmez ve mikroyapı deformasyonu ile ilgili çok çeşitli uygulamaların ölçülmesine olanak tanır. İşleme başlamadan önce, değiştirilmiş bir 3-B yazıcı, gerinim ölçer göstergesi, sürüş cihazı, destek çerçevesi, alüminyum çubuk, PDMS lens, akıllı telefon, ağırlıklar, baskılı amplifikatör ve gerinim ölçer içeren deneysel bir platform oluşturabilirsiniz.Yazıcıdaki naylon tabakasının yüksekliğini 0,05 milimetreye ayarlayın. Baskı kafasının çapını 0,2 milimetreye ayarlayın ve meme sıcaklığını 220 dereceye ayarlayın. Yazdırma hızını dakikada 2000 milimetreye ayarlayın.Küresel ekstrüzyon kafasının yönünü, metal başlığın düşük sıcaklık platformuna bakması için ayarlayın ve normal bir ekstrüzyon sağlamak için bir kontur yazdırın. Sonra sütuna naylon asmak. Ön uç, metal meme tarafından eritilecek baskı bobini kabına girmelidir.PDMS mikroskobu monte etmek için, pdms öncülünün 10-1 ağırlık oranını kür leme maddesi çözeltisine karıştırmak için manyetik karıştırıcı kullanın ve karışımı 40 dakika boyunca gazdan arındırın. Tüm kabarcıklar çıkarıldığında, karışımı küresel ekstrüzyon kafasının PDMS kabına dökün ve küresel ekstrüzyon kafasını ve platformunu plastik memenin yüksek sıcaklık platformuna bakabilmesi için döndürün. Plastik meme artışını 50 mikrolitreye ayarlayın ve pipet cihazının alt ucunu kalıptan 20 milimetre uzağa yerleştirmek için nozul döndürmesini ve step motorunu Z ekseninde kullanın.Daha sonra yüksek sıcaklık platformlarını ısıtın ve PDMS lensi yazdırmak için PDMS kabını sıkın. Yazdırılan PDMS lens oda sıcaklığına kadar soğuduğunda, yazıcıdan çıkarmak için kauçuk cımbız kullanın. Yükleme testi gerinim ölçümü yapmak için, 380'in bir ucunu 380'e 51'e 3,8 milimetrelik alüminyum 6063-T83 çubuğuyla ameliyat masasına sabitlemek ve merkeze bir haç ve kantilever ışınının serbest ucundan 160 milimetre çekmek için somun ve cıvata kullanın.Işın üzerindeki oksit tabakasını çıkarmak için yüzeyi, gerilim ölçer tel ızgarayönünden yaklaşık 45 derecelik bir açıyla ince zımpara kağıdıyla parlatın. Zıpkınlı kantilever Kirişinin yüzeyini ve gerinim ölçer macunun yüzeyini silmek için aseton la ıslatılmış pamuk kullanın. Ardından sürüş cihazını ve gerinim göstergesini bağlayın ve gücü açın.Daha sonra, alüminyum çubuğun orta yüzeyine sabit ucunda bir gerinim ölçer ilerler ve konsantre kuvvet girişini kontrol etmek için kantilever ışınının serbest ucuna standart bir ağırlığı sabitle. Gerinim ölçerini naylon amplifikatörle değiştirmeden önce, üç aylık köprü bağlantı yöntemiyle geleneksel bir gerinim ölçer göstergesi kullanarak temel okuma kaydedin. PDMS lensi, 29 milimetrelik odak mesafesine sahip sekiz megapiksel sensörlü bir akıllı telefon kamerasına takın ve net bir görüntü elde edilene kadar kameranın odak uzaklığınızı ayarlayın.Ardından işaretçinin yer değiştirmesini okumak için PDMS mikroskobu kullanın. Sonlu elemanlar çözümlemesi yapmak için, cantilever ışınını ve yükseltici mekanizmayı yazılımın malzeme kitaplığına alın ve yerleşim konumlarını simüle edin. Bir cantilever ışınının hareketi altında yükseltici mekanizma işaretçisinin mekanik özelliklerini analiz edin ve 3-B geometrik modellerde kullanılmak üzere meshes oluşturmak için ince bir eleman boyutu ile tetrahedral elemanları kullanın.Daha sonra fleksiyon menteşelerini, özellikle işaretçi ve diğer cisimler arasındaki menteşeyi rafine edin ve bir newtonun konsantre kuvvetini kantilever ışınının serbest ucunun ortasına uygulayın. Platform sıcaklığı arttıkça damlacık çapı ve eğrilik yarıçapı azalır ve temas açısı artar. Burada deneysel deplasman ölçümü ile naylon için FEA simülasyonları karşılaştırılması gösterilmiş, bu grafik abs'nin eğimleri arasındaki minimum ve maksimum tutarsızlıkları göstermektedir.Bu temsili deneyde naylon ve ABS ölçüm hassasiyetleri belirlendi. PDMS lensin kalıplama sıcaklığını kontrol etmek zordur. Sıcaklık değişimlerinin tolerans dahilinde olduğundan emin olmak için temassız kızılötesi radyasyon termometresi ve yüksek sıcaklık platformu kullanıyoruz.Bu katı-sıvı üretim yöntemi, biyofarmasötik alanındaki çalışmalara, özellikle mikrosfer yapılarının hazırlanmasında da uygulanabilir.

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

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

3D Grafen Elektrot dielektroforetik Cihazı Geliştirilmesi

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

El 3D Sanal Gerçeklik Arayüzü ile bir Tarama Prob Mikroskobu üzerinden Tek Moleküllerin Manipülasyon Kontrollü

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

Modüler tasarımı ve üretimi kapalı döngü denetimi stratejisi üzerinde dayalı bir akıllı robot

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 baskı odası için organik opto-elektronik aygıt bozulması test

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

3D bir bileşenin mikro enjeksiyon kalıplama için yumuşak takım süreç zinciri sütun

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

İki boyutlu nanoelektronik imal etmek standart ve güvenilir bir yöntem

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

Polimer esaslı piezoelektrik titreşim enerji hasat 3D Meshed çekirdekli yapısı ile

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 Baskı - 3D Baskı Kaleminin Parçacık Emisyonlarının Değerlendirilmesi

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

Çip Tabanlı Süper Kapasitörlerin Üretimi için Mürekkep Püskürtmeli Yazıcının Ayrıntılı Kontrolü

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