Valutazione dell’influenza della temperatura sulla risposta del trasduttore piezoelettrico a basso costo per il monitoraggio del processo di stampa 3D

Brasile: stampa 3D Tecnologia dei sensori più economica con il diaframma piezoelettrico

Ricercatori brasiliani delineano i recenti risultati scientifici in ” Valutazione dell’influenza della temperatura sulla risposta del trasduttore piezoelettrico a basso costo per il monitoraggio del processo di stampa 3D “, un documento che è stato presentato anche alla sesta conferenza elettronica internazionale su sensori e applicazioni lo scorso novembre.

Esaminando un’alternativa al sensore convenzionale di emissione acustica (AE) (spesso utilizzato nel monitoraggio dei sistemi di stampa 3D SLM, LMD e FDM), gli autori studiano la fattibilità dell’utilizzo del diaframma piezoelettrico, insieme all’influenza di proprietà come la temperatura. Realizzato con titanato di zirconato di piombo, il diaframma piezoelettrico offre qualità conduttive che creano una tensione elettrica quando esposto alla pressione, servendo a rilevare i cambiamenti meccanici. Questi sensori possono essere fondamentali nelle operazioni e il diaframma piezoelettrico è di particolare interesse a causa della maggiore convenienza nella produzione.

“Il monitoraggio dei processi di produzione attraverso sensori come l’emissione acustica è una pratica ampiamente utilizzata al giorno d’oggi”, spiegano i ricercatori. “Tuttavia, il costo ridotto dei diaframmi piezoelettrici è accattivante rispetto a quelli dei sensori AE tradizionali”.

I test sono stati eseguiti su una stampante 3D desktop Graber i3 , utilizzando una tabella PCB a doppia alimentazione MK2B riscaldata con sensore di temperatura a termistore NTC 100k. Il diaframma piezoelettrico (che misura 20 mm di diametro per 0,42 mm di spessore) è stato fissato al tavolo e un oscillografo Yokogawa DL850 è stato utilizzato sia per la raccolta di dati che per scopi di archiviazione. I segnali grezzi sono stati analizzati sia nel tempo che nella frequenza e, sebbene alla fine i ricercatori abbiano dimostrato che entrambi i sensori sono simili, “si ritiene che la temperatura influenzi in modo significativo la risposta del segnale del trasduttore piezoelettrico”.

“È stato notato che la banda selezionata da 400 a 500 Hz, che presentava la più grande sovrapposizione degli spettri, presentava i più piccoli errori, essendo il 16,9% a 45 ° C e il 25,2% a 65 ° C. Allo stesso tempo, confrontando gli errori di questa banda, da 400 a 500 Hz, con quelli dell’intero spettro, da 0 a 800 Hz, si ottiene un errore di ampiezza per questa banda di circa 1,6 volte più piccolo ad una temperatura di 45 ° C e 1,3 volte inferiore a 65 ° C, che sono molto più piccoli di quelli dell’altra banda selezionata. Infine, il confronto degli errori tra le temperature di 65 ° C e 45 ° C ha rivelato che il comportamento degli errori è simile, sebbene gli errori siano più piccoli, come previsto, a causa di differenze di temperatura minori “, hanno concluso i ricercatori.

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