エアロゾル3Dプリント多孔質フィルム:ひずみゲージの感度と耐熱性を大幅に向上

エアロゾル3Dプリント多孔質フィルム:ひずみゲージの感度と耐熱性を大幅に向上

南極のクマ、2018 年 1 月 15 日 / カーネギーメロン大学 (CMU)、テキサス大学エルパソ校、ワシントン州立大学の研究者らが最近、3D プリント技術を使用してひずみゲージの感度をこれまでにないレベルまで高めるために協力しました。

ひずみゲージは一般に抵抗ひずみゲージと呼ばれ、材料の機械的特性の試験に広く使用されています。実際に使用する場合は、物体の表面に貼り付けて使用します。力が加えられると、その抵抗は変化します。この変化を測定することで、ひずみ値を計算できます。


ひずみゲージは通常、固体材料で作られており、ひずみゲージの最大感度を表すポアソン比(材料が一方向の引張または圧縮を受けたときの横方向の法線ひずみの絶対値と軸方向の法線ひずみの比。横方向変形係数とも呼ばれ、材料の横方向変形を反映する弾性定数)という性能の普遍的な基準があります。固体材料の最大ポアソン比は約 0.5 です。しかし、CMU チームはエアロゾル ジェット 3D プリント法を使用して、より高いポアソン比を持つ新しい多孔質膜構造を作成しました。

エアロゾル 3D プリンティングは、デジタル制御された空気力学的フォーカスを通じて、電子インクをベース材料に正確に堆積させます。プロセス全体を通じて、ナノ粒子の焼結を制御し、固体構造の正確な多孔度を決定することができます。これにより、CMU チームは、ひずみゲージに使用されるフィルムの構造収縮量を最適化することに成功しました。この量が大きいほど、ひずみゲージの感度が高くなります。
「フィルムの多孔性が高いため、最大 0.7 の有効ポアソン比を達成しました。これは、特定のフィルムで横方向の収縮を 40% 高めることができることを意味します。これにより、ひずみゲージの感度が効果的に向上します」と、CMU の機械工学准教授である Rahul Panat 氏は述べています。

この研究により、ひずみゲージの耐高温性も向上したことは特筆に値します。従来の構造のひずみゲージは熱によって変形しやすく、測定誤差が生じますが、新しい 3D プリントひずみゲージではそのような問題は発生しません。これにより、潜在的な応用範囲がさらに広がることは間違いありません。
▲実際の3Dプリントひずみゲージ「材料は加熱されると自然に膨張しますが、当社の3Dプリント多孔質フィルムははるかに優れています」と当時パナット氏は述べ、「そのため、これを使用したひずみゲージは高温環境でも故障する可能性が大幅に低くなります」と語った。

3dersからコンパイル

南極のクマ

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