3D TISK PIEZOELEKTRIČNIH ZAZNAVAL V ENEM SAMEM PROCESU

datum: 24.11.2021

kategorija: Sporočila za javnost

 

Piezoelektrična zaznavala ob obremenitvi ali deformaciji ustvarijo električni naboj, ki ga lahko merimo. Z zaznavali tako nadzorujemo stanje strukture – merimo dinamične obremenitve, deformacije in življenjsko dobo. Raziskovalci iz Laboratorija za dinamiko strojev in konstrukcij na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani (UL) so piezoelektrična zaznavala s pomočjo metode ciljnega nalaganja materiala uspeli 3D natisniti v enem samem procesu. 3D tisk zaznaval, v enem procesu omogoča, da jih relativno hitro (in poljubnih oblik) vgradimo v druge 3D tiskane strukture, tudi na mesta, ki navadno niso dosegljiva.

Poznamo keramične in polimerne piezoelektrične materiale, izmed katerih slednje lahko tudi 3D tiskamo. Konvencionalna izdelava polimernih piezoelektričnih zaznaval v grobem sestoji iz treh korakov. V prvem koraku je potrebno izdelati piezoelektrični zaznavalni film in ga v drugem koraku v smeri debeline kontaktirati s prevodnimi elektrodami. V tretjem koraku v procesu polarizacije na elektrode pri povišani temperaturi dovedemo visoko električno napetost, s katero poravnamo dipolne momente piezoelektričnega sloja in povečamo občutljivost zaznavala. Konvencionalna več stopenjska izdelava navadno omejuje kompleksnost oblike zaznaval in posledično omejuje njihovo uporabnost v specifičnih aplikacijah.

slika1

Slika prikazuje koncept 3D natisnjenega piezoelektričnega zaznavala in proces polarizacije. Vir

Avtorja članka, mladi raziskovalec Tilen Košir in prof. dr. Janko Slavič, objavljenega v ugledni reviji Additive Manufacturing (IF=10,998, 1. revija s področja Manufacturing Engineerging), sta  predstavila principe izdelave 3D tiskanih piezoelektričnih zaznaval s pomočjo metode ciljnega nalaganja materiala (ang. fused filament fabrication), ki omogočajo izdelavo zaznaval v enem samem procesu. S pomočjo komercialno dostopnih materialov sta v enem procesu 3D natisnila piezoelektrični sloj in prevodne elektrode, ki so bile v procesu izdelave avtomatsko priključene na vir visoke napetosti. Posledično se je lahko proces polarizacije zaznaval izvedel že v fazi 3D tiska. Predstavljeni principi omogočajo izdelavo piezoelektričnih zaznaval poljubnih oblik, med drugim pa omogočajo tudi vgrajevanje tovrstnih zaznaval v druge funkcionalne 3D tiskane izdelke v enem procesu.

slika2

Slika prikazuje primer natisnjenega piezoelektričnega zaznavala: a) zgornji pogled, b) spodnji pogled. Vir

Povezava do objavljenega članka: https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102482

Projekt je bil delno financiran v okviru programske skupine Mehanika v tehniki (ARRS, P2-0263) in raziskovalnega projekta V enem procesu 3D natisnjeni dinamični senzorji (ARRS J2-3045, 2021-2024).

nazaj na seznam