[发明专利]应变传感器

说明书

应变传感器可包括电阻器、在电阻器的第一端的第一电触点以及在电阻器的第二端的第二电触点。电阻器可以由与熔融的热塑性聚合物颗粒的基体互锁的烧结的元素过渡金属颗粒的基体形成。

背景技术

应变传感器通常用于测量应变，或者换句话说，测量在施加的力下物体的压缩或伸展的量。许多类型的测量装置使用应变传感器来测量另一个量，比如压力、负载、扭矩和重量。常见类型的应变传感器利用材料的电阻取决于材料的长度和截面积的共同特性。应变传感器通常由结合到基底材料的金属箔图案组成。这样的应变传感器以使得被测量的应变将导致金属箔图案弯曲的方式放置。取决于弯曲的方向，金属箔图案可以承受压缩力或拉伸力。当金属箔图案被压缩时，金属箔图案的长度略微减小并且厚度略微增加，这导致电阻的整体降低。当金属箔图案处于拉伸应力下时，金属箔图案的长度略微增加并且厚度略微减小，导致电阻增加。可以检测电阻的这些小变化并将其与应变传感器经历的应变相关联。

附图说明

图1是根据本公开的示例的三维打印应变传感器的俯视图；

图2是根据本公开的示例的具有集成应变传感器的三维打印部件的俯视图；

图3是根据本公开的示例的热塑性聚合物粉末层的特写侧截面图，其中导电熔融油墨被打印在该层的一部分上；

图4是根据本公开的示例的图3的层在该层已经被固化之后的特写侧截面图；

图5是图示说明根据本公开的示例的制造具有集成应变传感器的三维打印部件的方法的流程图；

图6A是根据本公开的示例的具有集成应变传感器的三维打印部件的侧平面图；以及

图6B是根据本公开的示例的图6A的三维打印部件旋转90度的前平面图。

附图描绘了本公开技术的若干示例。然而，应该理解，本技术不限于所描绘的示例。

具体实施方式

本公开涉及应变传感器和3D打印的领域。更具体地，本公开提供了三维打印应变传感器、具有集成应变传感器的三维打印部件以及打印该部件的方法。

典型的应变传感器是通常使用粘合剂或紧固件固定于研究中的表面的分立组件。例如，为了测量结构梁的应变，应变传感器可放置在横向于梁预期弯曲的方向的梁的表面上，以便测量梁的弯曲。

本技术提供了应变传感器。这些应变传感器可以在三维打印物体的设计过程中集成并打印为成品物体本身的一部分。因此，应变传感器组件可在不使用粘合剂或紧固件的情况下集成到该部分中。通过消除单独的应变传感器组件，可以降低使用应变传感器的系统的复杂性和成本。潜在的成本效率包括消除制造步骤和材料成本。通过去除由于粘合剂分层或紧固件失效导致的失效模式，本技术还可使系统更耐用和可靠。将应变传感器集成为三维打印物体的一部分还允许测量该部分中任何内部位置的内部应变。这可以提供优于附着在物体外部的单独的应变传感器(其仅测量传感器所附着的外表面处的应变)的优点。

三维打印可用于形成各种各样的部件，包括使用传统方法(比如铣削或模制)难以制造或不可能制造的部件。本技术允许三维打印的应变传感器被一体地打印在任何三维打印部件中。在一些情况下，应变传感器可提供监测三维打印部件以获得部件所承受的应力的信息。在一些示例中，可将这样的部件制造成比非仪表化部件较不严格的强度规格，因为来自应变传感器的恒定反馈提供了对可能损害部件完整性的应力的检测。使用该反馈，可调整使用该部件的系统以在部件失效之前降低部件上的应力。因此，本技术可在不降低使用该部件的系统的性能的情况下减小部件制造成本。应变传感器还可改善应变测量的准确度。由于应变传感器是被测试应变的部件的整体组件，因此应变传感器始终可靠地暴露于施加在部件上的相同的力。