3D打印制造低成本氣象站，穩(wěn)定運(yùn)行5個月

2020年11月24日，俄克拉荷馬大學(xué)和阿貢國家實驗室的一個研究團(tuán)隊，利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)了一個低成本的氣象站。

這個3D打印自動化氣象站基于開源計劃，具有100多個增材制造的組件。科學(xué)家們在俄克拉荷馬州對氣象站進(jìn)行了測試，在8個月的時間里將功效和耐用性與商業(yè)級氣象站進(jìn)行了比較，結(jié)果令人欣喜。

阿貢的大氣和地球科學(xué)家、研究的主要作者Adam Theisen表示："我沒有想到這個站的表現(xiàn)這么好，盡管目前組件開始退化，但結(jié)果表明，這類氣象站在短期的活動中是可行的。"

△3D打印的氣象站，圖片來自阿貢國家實驗室

氣象站是用來做什么的？

氣象站包括各種儀器和傳感器，能夠監(jiān)測影響天氣的因素，包括溫度、濕度、風(fēng)速和太陽輻射。除了作為氣象預(yù)告的重要工具，氣象站還為農(nóng)業(yè)和可再生能源利用等領(lǐng)域的研究提供便利。

不幸的是，商業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)成本可能高達(dá)幾千美元，在資金緊張的情況下，限制了它們的普及。這就是3D打印的用武之地，它有可能將成本降低到1000美元以下，同時將氣象站用到偏遠(yuǎn)地區(qū)，因為那里的備件采購可能會很困難。

3D打印的氣象站

考慮到設(shè)備將受到外界惡劣環(huán)境條件的影響，團(tuán)隊選擇ASA作為3D打印材料，以補(bǔ)充氣象站低成本傳感器的不足。在濕度傳感器腐蝕之前，氣象站整整運(yùn)行了5個月，部分3D打印部件出現(xiàn)了退化的跡象。然而，從整體上看，盡管面臨雨、雪和-10℃至40℃的溫度，3D打印框架確實保持了自己的狀態(tài)。

據(jù)報道，在性能方面，3D打印氣象站的測量結(jié)果與俄克拉荷馬Mesonet（環(huán)境監(jiān)測站網(wǎng)絡(luò)）中的商業(yè)級設(shè)備相當(dāng)。設(shè)備的傳感器完全能夠準(zhǔn)確測量溫度、降水、紫外線照射和濕度。唯一表現(xiàn)不是很突出的是用于測量風(fēng)速的3D打印風(fēng)速計，因為它受到打印質(zhì)量低的影響。

項目最終證明，無論是從初始啟動成本還是維護(hù)成本來看，3D打印氣象站確實可以提供一個具有成本效益的選擇。

△這個3D打印的UV指數(shù)傳感器使用了一個由冷凍餐盤制成的塑料罩，實驗結(jié)束時，膠水已經(jīng)發(fā)黃，圖片來自阿貢國家實驗室

更多的研究細(xì)節(jié)可以在題為《More science with less: evaluation of a 3D-printed weather station》的論文中找到。它是由Adam Theisen等人共同撰寫的。

除此之外，今年早些時候，法國國家發(fā)展研究院就利用Formlabs的SLA 3D打印技術(shù)開發(fā)了一款野外水污染傳感器。這個項目的主要目的是生產(chǎn)一種 "低成本 "的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備。團(tuán)隊決定使用3D打印技術(shù)，因為他們想用市面上的工具制造一個用戶友好的傳感器原型。

來自橡樹嶺國家實驗室的研究人員最近3D打印了一個名為 "EMPOWER "的智能墻，它具有天氣監(jiān)測功能。EMPOWER是為了突出3D打印而建造的，專為室內(nèi)使用而設(shè)計，它結(jié)合了混凝土快速成型制造和集成電子技術(shù)，作為房間的冷卻系統(tǒng)。

編譯自：3dprintingindustry