俄克拉荷馬州科學(xué)家使用3D打印制作低成本的氣象站

魔猴君  行業(yè)資訊   1571天前

來自俄克拉荷馬大學(xué)和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一群學(xué)生和研究人員已經(jīng)使用3D打印來生產(chǎn)低成本的氣象站。該設(shè)計(jì)基于大學(xué)大氣研究公司開發(fā)的開源計(jì)劃，該計(jì)劃是3D打印自動(dòng)氣象站（3D-PAWS）計(jì)劃的一部分，具有100多種增材制造的組件。在俄克拉荷馬州對(duì)氣象站進(jìn)行測(cè)試后，科學(xué)家將其在八個(gè)月的過程中與商用級(jí)氣象站的功效和耐用性進(jìn)行了比較，并獲得了可喜的結(jié)果。

該研究的主要作者，阿貢省大氣與地球科學(xué)家Adam Theisen指出：“我沒想到該氣象站的工作性能會(huì)比現(xiàn)在好。即使組件開始退化，結(jié)果也表明這類氣象站可能適合較短的活動(dòng)?！?/span>

 3D打印的氣象站。圖片來自Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

氣象站有什么作用？

氣象站包括各種儀器和傳感器，旨在監(jiān)視影響天氣預(yù)報(bào)的因素，包括溫度，濕度，風(fēng)速和太陽輻射。氣象站不僅是新聞?lì)l道的重要工具，還促進(jìn)了農(nóng)業(yè)和可再生能源利用等領(lǐng)域的研究。不過，商用設(shè)備的生產(chǎn)成本可能高達(dá)數(shù)千美元，從而在資金緊張時(shí)限制了它們的可訪問性。這就是3D打印的用武之地，有可能使組織將成本降低至1000美元以下，同時(shí)將制造能力帶到可能難以證明零件采購的偏遠(yuǎn)地區(qū)。

3D打印氣象站

考慮到該設(shè)備將要經(jīng)受外界惡劣的環(huán)境條件，該團(tuán)隊(duì)選擇了ASA作為3D打印材料，以補(bǔ)充該站的低成本傳感器。令人印象深刻的是，氣象站在濕度傳感器腐蝕之前已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)了整整五個(gè)月，并且某些3D打印部件顯示出退化的跡象?？傮w而言，盡管面對(duì)著雨，雪和-10°C至40°C的溫度，但3D打印零件沒有改變形狀。據(jù)中國(guó)3D打印網(wǎng)了解，在性能方面，該站的測(cè)量結(jié)果可與俄克拉荷馬州Mesonet（環(huán)境監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)）中的商業(yè)級(jí)設(shè)備進(jìn)行比較。該設(shè)備的傳感器完全能夠準(zhǔn)確測(cè)量溫度，降水，紫外線暴露和濕度。唯一表現(xiàn)不佳的儀器是3D打印風(fēng)速計(jì)，由于其打印質(zhì)量低下，它用于測(cè)量風(fēng)速時(shí)有誤差。

該項(xiàng)目最終證明，在初始啟動(dòng)成本和維護(hù)成本方面，3D打印氣象站確實(shí)可以為其他完善的氣象監(jiān)視設(shè)備提供具有成本效益的替代方案。 Theisen得出的結(jié)論是：“如果您要談?wù)摰氖歉鼡Q這些廉價(jià)傳感器中的兩個(gè)或三個(gè)，而不是每年維護(hù)和校準(zhǔn)一個(gè)1,000美元的傳感器，那么這是一個(gè)很可觀的成本效益。”

這種3D打印的紫外線指數(shù)傳感器使用了由冷凍餐盤制成的塑料蓋。到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，膠水已泛黃。

圖片來自Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

魔猴網(wǎng)點(diǎn)評(píng)：當(dāng)然，這并不是在生態(tài)監(jiān)控設(shè)備開發(fā)中采用3D打印的第一個(gè)實(shí)例。今年早些時(shí)候，法國(guó)國(guó)家發(fā)展研究院使用Formlabs的SLA 3D打印技術(shù)為野外開發(fā)了一種水污染傳感器。該項(xiàng)目的主要目標(biāo)是生產(chǎn)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的“低成本”設(shè)備。該團(tuán)隊(duì)決定使用3D打印技術(shù)，因?yàn)樗麄兿胧褂檬惺酃ぞ咧圃煲环N用戶友好的傳感器原型。

在其他地方，橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人員最近3D打印了一種稱為“ EMPOWER”的同類首個(gè)智能墻，該墻具有天氣監(jiān)視功能。 EMPOWER專為室內(nèi)3D打印而設(shè)計(jì)，結(jié)合了混凝土增材制造和集成電子設(shè)備，可作為房間的冷卻系統(tǒng)。

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