传感器的一个常见问题是，随着时间的推移，它们会因为腐蚀、冲击和磨损而退化。为了保护和延长使用寿命，最好采用固体金属。然而，传统的制造技术使这一过程变得困难。在某些过程中使用高温会损坏传感器。一种被称为超声波增材制造(UAM)的新工艺可以帮助将传感器封装在保护性的金属外壳中，而不会造成损坏。
超声波添加剂制造使用声波来合并金属箔层。可以使用许多金属材料，并且产生的粘合是完全密集的。该过程允许您将传感器嵌入瘾地构建对象。
UAM是一种用于金属的固态3D打印过程，用于使用声波与金属箔层合并。该方法生产具有全密度的真正冶金键，适用于各种金属，包括铝，铜，不锈钢和钛。通过组合添加剂和减法过程，UAM可以产生深刻的插槽;镂空，格子，蜂窝内部结构;和其他复杂的几何形状 - 几何形状与传统的减法制造工艺复制。另外，由于金属不必加热粘合，所以许多电子器件可以嵌入而不会损坏。这使得传感器，通信电路和致动器能够嵌入完全密集的金属结构中。
这张照片显示了在固体铝中嵌入的“传感器”塑料条。这种塑料具有压电特性，当塑料被拉伸时就会产生电压。该电压可用于测量金属零件在负载下的应力/应变。
许多传感器，如热电偶、压力传感器、加速度计和应变传感器已经成功集成到UAM制造的组件中。例如，光纤布拉格光栅被嵌入到铝制零件中，用于精确的应变测量。同样，为了建造具有综合健康监测能力的结构，还嵌入了传统的电阻应变仪。流体设备已经与集成的阀门、压力传感器和止回阀一起建造。光纤和小直径传感器/电线也可以封装，无需加工。
尽管诸如压电，电致射脉，磁致伸缩性，形状记忆合金和电活性聚合物的智能材料可以提供致动，感测和材料性能，但这些材料不能单独操作，必须与结构和电力电子集成。最常见的方法是通过将智能执行器和传感器附加到结构上。
将智能材料嵌入到结构中是一种更可取的方法，但由于现有制造工艺的局限性，这种方法尚未得到充分开发。熔合、烧结和粘结层板的尝试都取得了有限的成功。使用传统焊接技术连接智能材料的关键挑战是，任何熔化都会大大降低智能材料的性能。因此，智能材料器件的典型结构依赖于机械紧固。由于UAM过程是固态的，不涉及熔化，该过程可以用于嵌入智能材料，而不会对材料造成任何损害。通过UAM成功地将金属线、金属条和金属箔嵌入到铝块中。使用SonicLayer系统构建了NiTi体积分数高达50%的复合材料。
以下是一些应用UM嵌入形状记忆合金材料：
可重新配置的射频天线- 通过将智能材料层压为弹簧钢，可以开发一个可以容易地嵌入金属部件的薄开关。这种交换机的网络可以克服现有天线的窄带限制，并实现具有30：1（100-3000MHz）的电位频率带宽的多频带/宽带孔。
热膨胀- 当冷却时，大多数工程材料在加热和合同时膨胀。可以测量该物理性质，称为材料的热膨胀系数（CTE）。在大多数应用中，CTE对工程结构的操作具有负面影响：翘曲制动转子，在某些温度范围内，在某些温度范围内变化在涡轮机，疲劳裂缝等中的间隙。通过将形状记忆合金嵌入另一种金属中，可以减少整体结构的CTE。
影响检测- 事先工作已经证明了在大型金属块中嵌入长条形记忆材料条带的能力。通过布置一系列薄形状记忆合金条带，可以容易地构造有源感测板，其可以检测对结构的影响的位置和大小。
Fabrisonic.
www.fabrisonic.com
了下:设计世界文章，数字制造
告诉我们你的想法!