3D プリントで低コストの気象観測所を製造、5 か月間安定稼働

2020年11月24日、オクラホマ大学とアルゴンヌ国立研究所の研究チームは、3Dプリント技術を使用して低コストの気象観測所を製作しました。

この 3D プリントされた自動気象ステーションは、オープンソースプロジェクトに基づいており、100 を超える付加製造コンポーネントを備えています。科学者たちはオクラホマ州でこの気象観測所をテストし、8か月間にわたって商用グレードの気象観測所と有効性と耐久性を比較したが、結果は有望なものだった。

「観測所がこれほどうまく機能するとは予想していなかった。部品が劣化し始めているにもかかわらず、結果はこうしたタイプの気象観測所が短期的なキャンペーンには実行可能であることを示している」と、アルゴンヌ国立研究所の大気・地球科学者でこの研究の主執筆者であるアダム・タイセン氏は述べた。

△3Dプリント気象観測所、写真はアルゴンヌ国立研究所より
気象観測所は何に使用されますか?

気象観測所には、気温、湿度、風速、太陽放射など、天候に影響を与える要因を監視するさまざまな機器とセンサーが含まれています。気象観測所は天気予報の重要なツールであるだけでなく、農業や再生可能エネルギーの利用などの分野での研究にも役立ちます。

残念ながら、市販のデバイスの製造には数千ドルの費用がかかるため、資金が限られている世界では導入が制限されます。ここで 3D プリントが役に立ちます。3D プリントにより、スペアパーツの調達が難しい遠隔地に気象観測所を設置しながら、コストを 1,000 ドル以下に抑えられる可能性があります。

3Dプリント気象観測所

機器が厳しい外部環境条件の影響を受けることを考慮して、チームは気象観測所の低コストセンサーの不足を補うために 3D プリント材料として ASA を選択しました。気象観測所は、湿度センサーが腐食し、3D プリントされた部品の一部に劣化の兆候が見られるようになるまで、丸 5 か月間稼働しました。しかし、全体的には、3D プリントされたフレームは、雨、雪、-10°C から 40°C の気温にさらされたにもかかわらず、しっかりと持ちこたえました。

性能の面では、3D プリントされた気象観測所は、環境監視ステーションのネットワークであるオクラホマメソネットにある商用グレードの機器に匹敵する測定結果を達成したと報告されています。このデバイスのセンサーは、温度、降水量、紫外線量、湿度を正確に測定する能力を備えています。唯一目立たなかったのは、風速を測定するために使用された 3D プリントされた風速計で、印刷品質が低かったためです。

このプロジェクトは最終的に、3D プリントされた気象観測所が、初期立ち上げコストとメンテナンスコストの両面で、コスト効率の高い選択肢を提供できることを証明しました。

△この 3D プリントされた UV インデックスセンサーは、冷凍したディナープレートから作られたプラスチックカバーを使用しています。実験の終わりまでに、接着剤は黄色に変わりました。画像はアルゴンヌ国立研究所から提供されました。研究の詳細については、「より少ない労力でより多くの科学: 3D プリントされた気象ステーションの評価」という論文をご覧ください。これは Adam Theisen 氏らによる共著です。

さらに、今年初めには、フランス国立開発研究所が Formlabs の SLA 3D 印刷技術を使用して現場の水質汚染センサーを開発しました。このプロジェクトの主な目的は、「低コスト」の環境モニタリング装置を製作することです。チームは、市販のツールを使用してユーザーフレンドリーなセンサーのプロトタイプを作成したかったため、3D プリントを使用することを決定しました。

オークリッジ国立研究所の研究者らは最近、気象監視機能を備えた「EMPOWER」と呼ばれるスマートウォールを3Dプリントした。 3D プリントを強調し、屋内使用向けに設計された EMPOWER は、コンクリートの付加製造と統合電子機器を組み合わせて、室内の冷却システムとして機能します。

出典: 3dprintingindustry

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