美國海陸兩軍合作開辟3D打印應用新領域

 為了更好的監測軍事裝備的結構健康，最近，位于美國陸軍皮卡汀尼兵工廠的武器研發與工程中心（ARDEC）的工程人員與美海軍空中作戰中心航空分部（NAWCAD）的工程人員已合作將內部傳感器嵌入到3D打印的金屬零件中。

 NAWCAD相關負責人稱，當前，海軍僅限于使用外部傳感器來對軍事裝備進行結構健康監測。然而，由于外部傳感器是在零部件外面工作，它們不一定能準確反應零部件內部損傷。此外，外部傳感器不一定能對在嚴苛環境下運行的、具有復雜形狀的零部件進行健康監測，諸如飛機發動機。

 由于美國陸軍ARDEC在金屬增材制造和傳感器嵌入方面的專長，NAWCAD與ARDEC的材料、制造和原型技術分部接洽，以幫助他們制造試樣。ARDEC的工程師將力傳感器嵌入到3D打印的金屬零件中，這在之前從未這樣做過。通過將傳感器嵌入金屬零件中，研究人員嘗試獲得更精確的數據以及減少噪音。內部傳感器能夠測量零件特定部分的壓力，并告知零件是否撓曲。如果成功，傳感器可能被嵌入到飛機或其他技術中，無論運行環境或制造的零件有多么復雜。有可能將傳感器放入到飛機的翼梁中，翼梁就在發動機熱噴氣的后面，以便能夠準確判斷作用在板上的壓力或從發動機上獲得的負載或推力。

 對于海軍而言，項目最具挑戰性的是尋找一種既能經受增材制造工藝，同時又能在嵌入到3D打印的零件時探測應變的傳感器。這是一種嘗試，以獲悉什么會對3D打印零件的結構產生影響，以及如何弱化這種影響。這在很大程度上取決于3D打印的材料行為以及傳感器在經受3D打印過程后能否繼續使用。