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法国国家发展研究院使用3D打印技术开发水污染传感器
再生时代网 / 时间:2020-09-10 21:51:28

再生时代网9月9日讯:法国国家发展研究院(IRD)使用Formlabs的立体光刻(SLA)3D打印技术开发了一种用于野外的水污染传感器。IRD是一个公共多学科组织,在高等教育,研究与创新部以及欧洲和外交事务部的监督下运作。它参与了五十多个国家的环境和地缘政治可持续发展。

该项目的主要目标是生产用于环境监测的“低成本”设备。该团队决定使用3D打印技术,因为他们想使用市场上可买到的工具制造一种用户友好的传感器原型。通过使用实用的设备,野外的非专业人员可以测试水域和收集污染数据,从而创建一个真正的全民观察网络。

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环境探针的设计。图片来自IRD。

装置的设计和结构

该团队设想了一种可以用作封装在防水外壳中的电子探针的设备。选择设计方案是为了实现隔离水中污染物(尤其是汞)的核心目标。该设备的目的在于促进采样,使从“专家”观察网络过渡到参与性观察网络成为可能。有效地导致了更多本地居民参与收集来自不同水域的分散数据。“电子传感器系统将水中的汞分离并浓缩在小板上,然后将其发送到分析实验室。机械基础设施可保护这些电子元件免受水侵害。” IRD小组成员,汞循环专家和研究人员David Point说。

SLA还是FDM 3D打印技术?

该团队最初在构建机械基础设施的过程中最初使用熔融沉积建模(FDM)。但是,事实证明这主要是由于水密性而导致的无效–探针无法抵抗水下压力。一旦装置到达200米以上的深度,微真空的形成就成为一个主要问题。根据IRD的咨询工程师Anthony Gautier的说法,缺乏水密性意味着该团队“在可靠性方面存在问题-四分之三的部件不起作用”。

面对这些挑战,团队选择了Formlabs的SLA 3D打印设备。使用标准树脂,韧性树脂和柔性树脂执行了许多测试,并尝试了合成水,海水和天然水。“这些材料在这些测试中表现非常出色。” Gautier补充说。 “我们最终决定使用几种类型的树脂:必须承受冲击的主体以耐用的树脂印刷,而副壳体则以标准的树脂以更高的分辨率印刷。”

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水污染传感器的现场测试模型。图片来自Formlabs。

从实验室到现场

新原型符合所有IRD原始规范,因此可以进行现场测试,包括带有化学传感器的防水探头,蓝牙模块,电子组件和电源电池。 Formlabs的技术能力在一定程度上使法国税务局赢得了由从事水资源保护的法国公司SUEZ发起的一系列名为“代理水资源”的项目。

Formlabs和IRD现在正在努力创建15个探针副本,很快将被用户使用。他们还致力于寻找一种同时打印更多零件并简化后处理的方法。潜在的是,下一个型号可能会使用弹性树脂,因为它具有与硅树脂相似的特性,并且可以减少水下的振动。

3D打印环境解决方案

在水污染方面,总部位于新加坡的新兴公司Nano Sun也出于环境原因也利用了3D打印。该公司最近使用3D打印来生产能够去除水污染物的滤膜。该膜主要针对希望从废水中去除污染物的工业企业。

在韦尔瓦大学的其他地方,研究人员用3D打印了一种螺旋形结构,该结构能够从饮用水中去除消毒副产物(DBP)。考虑到水的生命力,这种通过增材制造可行的进步是至关重要的,因为它们改善了水的处理能力。