V enem procesu 3D natisnjeni dinamični senzorji

Projekt je financiran v polovičnem obsegu in glede na projektni predlog je bilo predvidena:

Naloga 1.1: Piezouporni zaznavalni element za večosne pospeškomere.
Tukaj smo se osredotočali na razširitev pred kratkim objavljenih konstrukcijskih principov za 3D tisk enoosnega pospeškomera na večosni
pospeškomer [1].

Na podlagi predhodne raziskavo smo raziskani konstrukcijski principi triosnega pospeškomera. Konstrukcijski principi temeljijo na strukturni
dinamiki in seizmični teoriji. Konstrukcija zaznavalnega elementa upošteva pred kratkim raziskane lastnosti dinamične piezoupornosti 3D tisk
(FFF) elementov. Razvita je bila 3D natisnjena konstrukcija, kjer ima vsaka zaznavalna os visoko osno občutljivost ter nizko križno občutljivost
Poseben izziv predstavlja zasnova konstrukcije, ki ne potrebuje izdelave natisnjenih podpornih struktur (zahteva poprocesno obdelavo, ki je ni
mogoče šteti kot eno procesno izdelavo)

[1] Design principles for a single-process 3d-printed accelerometer – theory and experiment, M. Arh, J. Slavič and M. Boltežar, Mechanical Sys
and Signal Processing, 2021

Ocenjujemo, da je projekt v prvem letu potekal po načrtih: zaključili smo predvideno nalogo 1.1; objavili znanstveni članek v zelo ugledni reviji (Advanced materials technologies; IF=8.859). Član raziskovalen skupine dr. Matic Arh je tudi zaključil doktorsko delo in se po doktoratu zaposlil v razvojni ekipi velikega slovenskega izvoznega podjetja. Vzporedno že potekajo aktivnosti na nalogah 2.1 Uporaba visoko električno prevodnih, 3D natisnjenih žic za zaznavalne aplikacije in 3.1 triosni, piezouporni pospeškomer z visoko občutljivostjo in nizko križno občutljivostjo ter nizkim nivojem šuma o katerih bomo poročali v naslednjem obdobju.

V vzporedni aktivnosti, ki ni bila predvidena in je nastala kot delni rezultat tega projekta smo razvili prvi 3D natisnjen dielektričen aktuator v enem procesu. Raziskavi smo objavili v ugledni znanstveni reviji International Journal of Mechanical Sciences (IF=6.772).

Projekt je financiran v polovičnem obsegu in glede na projektni predlog je bilo predvidena vsebina:

Piezouporni zaznavalni element za večosne pospeškomere.Tukaj smo se osredotočali na razširitev pred kratkim objavljenih konstrukcijskih principov za 3D tisk enoosnega pospeškomera na večosni pospeškomer [1]. Na podlagi predhodne raziskavo smo raziskani konstrukcijski principi triosnega pospeškomera. Konstrukcijski principi temeljijo na strukturni dinamiki in seizmični teoriji. Konstrukcija zaznavalnega elementa upošteva pred kratkim raziskane lastnosti dinamične piezoupornosti 3D tisk (FFF) elementov. Razvita je bila 3D natisnjena konstrukcija, kjer ima vsaka zaznavalna os visoko osno občutljivost ter nizko križno občutljivost. Poseben izziv predstavlja zasnova konstrukcije, ki ne potrebuje izdelave natisnjenih podpornih struktur (zahteva po-procesno obdelavo, ki je ni mogoče šteti kot eno procesno izdelavo).

 

Objavili smo tudi v celoti natisnjen 3-osni pospeškomer [2]. Mednarodno sodelovanje je rezultiramo v objavo [3]. Dodatno k ciljem, ki jih je pokrivala polovica financiranega projekta smo izvedli tudi večji del nefinanciranega projektnega predloga: zaznavala na temo piezoelektričnega pricipa. Tukaj smo objavili znanstvene članke: [4,5,6].

Rezultat projekta sta dva izobražena mlada raziskovalca. Pojekt je dobil nadaljevanje v okviru projekta TRL3-6 kjer se tehnologija vpeljuje v redno proizvodnjo. Nadalje v letu 2025 pričenjamo povezani projekt z Evropsko vesoljsko agencijo.

 

 

[1] Design principles for a single-process 3d-printed accelerometer – theory and experiment, M. Arh, J. Slavič and M. Boltežar, Mechanical Sys and Signal Processing, 2021

[2] Single-Process 3D-Printed Triaxial Accelerometer, M. Arh and J. Slavič, Advanced Materials Technologies, 2022

[3] Single-process 3D-printed structures with vibration durability self-awareness, M. Palmieri, J. Slavič and F. Cianetti, Additive Manufacturing, Volume 47, 2021

[4] Modeling of single-process 3D-printed piezoelectric sensors with resistive electrodes: the low-pass filtering effect, T. Košir and J. Slavič, Polymers, 2023

[5] Manufacturing of single-process 3D-printed piezoelectric sensors with electromagnetic protection using thermoplastic material extrusion, T. Košir and J. Slavič, Additive Manufacturing, 2023

[6] Self-aware active metamaterial cell 3D-printed in a single process, T. Košir, M. Zupan and J. Slavič, International Journal of Mechanical Sciences, 2024