童程童美少兒編程教育

                                                            少兒編程 > 文章資訊 > 3D打印 > NASA 使用超聲波金屬3D打印技術制造智能零部件

                                                            NASA 使用超聲波金屬3D打印技術制造智能零部件

                                                            童程童美 2016-09-30

                                                            FBG傳感器是一種光纖光柵傳感器,可以精準的測量位移、速度、加速度、溫度。主要應用在煤礦圍巖、橋粱建筑、航空航天、石油化學工業等領域。如果將FBG 傳感器嵌入到金屬零部件中,這個零部件將成為可以感知溫度、速度等變量的智能零部件。

                                                            摘要

                                                            FBG傳感器是一種光纖光柵傳感器,可以精準的測量位移、速度、加速度、溫度。主要應用在煤礦圍巖、橋粱建筑、航空航天、石油化學工業等領域。如果將FBG 傳感器嵌入到金屬零部件中,這個零部件將成為可以感知溫度、速度等變量的智能零部件。 美國航空航天局(NASA)蘭利研究中心最近與Fabrisonic 公司合作,使用Fabrisonic的UAM 3D打印機將FGB 傳感器嵌入到金屬零部件中,以長期監測零件的應變。

                                                            NASA 使用超聲波金屬3D打印技術制造智能零部件

                                                            通常情況下,在金屬3D打印的過程中會產生高溫,這將會導致嵌入的FBG 傳感器失去敏感性。因此,制造嵌入傳感器的智能金屬零部件,需要使用低溫的制造技術。Fabrisonic 公司的UAM 3D打印機的獨特之處在于使用了一種將超聲波焊接與CNC結合起來的技術。UAM工藝主要使用使用超聲波去熔融用普通金屬薄片拉出的金屬層,從而完成3D打印。這種方法能夠實現真正冶金學意義上的粘合,并可以使用各種金屬材料如鋁、銅、不銹鋼和鈦等。在制造過程中溫度低于200華氏度,在這樣的溫度環境下嵌入傳感器可以避免傳感器被損壞。

                                                            Fabrisonic 公司在制造這個智能零部件的過程中,鉆出一個小通道,并將傳感器放入小通道中,然后在通道上繼續進行金屬的逐層焊接。經過NASA 蘭利研究中心的測試,嵌入到零部件中的傳感器沒有在制造過程中受到損壞,可以正常完成應變檢測任務。

                                                            據了解,超聲波金屬焊接技術始于19世紀30年代,但受超聲波換能器功率的限制,多年來超聲波焊接技術主要應用在塑料焊接領域。直到大功率超聲波換能器出現后,該技術在焊接一定厚度的金屬箔材領域得到了發展。中國也在這項技術上取得了進展,如哈爾濱工程大學和楚鑫機電合作研發的超聲波快速固結成形制造裝備。

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