一種應(yīng)用于3D打印中的氧氣傳感器

增材制造（AM）（通常稱為3D打?。┮呀?jīng)改變了許多工業(yè)和學(xué)術(shù)應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的制造工藝，通過使用該技術(shù)，用戶能夠以更快的速度生產(chǎn)幾何形狀復(fù)雜的零件。

傳感器是機(jī)器必不可少的零件之一，它帶動了很多機(jī)器的發(fā)展。當(dāng)用于傳感器的制造時，3D打印具有多個優(yōu)點(diǎn)，包括較低的成本，快速的制造速度和高精度。除了具有固有地打印整個傳感器的功能外，還可以在制造過程中的任何時候開始或停止3D打印，從而使用戶可以輕松地將傳感器嵌入到已打印的結(jié)構(gòu)中。

3D打印通常發(fā)生在密封的室內(nèi)，因?yàn)樵撨^程的許多副產(chǎn)物可能是有害的或有毒的。3D打印設(shè)備通過分層切片工藝，借助激光對粉末進(jìn)行燒結(jié)。此外，要求打印中盡可能地減少金屬和大氣中氧元素的接觸，目前多采用惰性氣體“地毯”填充室來實(shí)現(xiàn)。

然而，一些金屬粉末仍然不可避免的會與氧接觸，從而導(dǎo)致金屬粉末內(nèi)氧含量超過限定值產(chǎn)生雜質(zhì)。有數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)金屬粉末中的氧濃度超過200ppm時，最終產(chǎn)品將顯著變化。拉伸強(qiáng)度和延展性顯示出受到大氣中雜質(zhì)的影響。氫或氮?dú)庖部赡芤鹆硗獾碾s質(zhì)，即使在非常小的濃度下也不利于構(gòu)建質(zhì)量上乘的3D打印金屬物件。

隨著3D打印機(jī)再次使用相同的粉末床，隨后的打印作業(yè)將逐漸增加雜質(zhì)的量，這可能會導(dǎo)致各種各樣的問題。但對于金屬3D打印而言，因?yàn)榇蛴∵^程中金屬重熔后，元素以氣體形態(tài)存在，有可能在局部生成氣眼等缺陷，影響工件致密性及力學(xué)性能。所以，對不同體系的金屬粉末，氧含量均為一項(xiàng)重要指標(biāo)，業(yè)內(nèi)對該指標(biāo)的一般要求在1500ppm以下，也即氧元素在金屬中所占的質(zhì)量百分比在0.13~0.15%之間，航空航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)域，客戶對此指標(biāo)的要求更為嚴(yán)格。工采網(wǎng)提供的奧地利SENSORE 3D打印傳感器/氧化鋯氧氣傳感器 - SO-D1-020-A300C可以測量0.01~2%的氧氣濃度，精度高，交叉靈敏度低，使用壽命長，在多數(shù)情況下只需進(jìn)行一次單點(diǎn)校準(zhǔn)，封裝為螺紋外殼，帶燒結(jié)金屬頂，線長為3米，多應(yīng)用于金屬激光燒結(jié)3D打印。

3D打印傳感器/氧化鋯氧氣傳感器SO-D1-020-A300C工作原理:

因?yàn)樵谘趸嗠娊赓|(zhì)中電流的載體是氧離子，所以當(dāng)電壓施加到氧化鋯電解槽時，氧氣通過氧化鋯盤被抽到陽極。如果給電解槽陰極加上一個帶孔的蓋子，氧氣流向陰極的速率就會受到限制。受到這個速率的限制，隨著所施加的電壓逐漸增加，電解槽內(nèi)的電流會達(dá)到飽和。這個飽和電流被稱為極限電流，它與周邊環(huán)境中的氧氣濃度成正比。

3D打印傳感器/氧化鋯氧氣傳感器SO-D1-020-A300C的優(yōu)點(diǎn):

測量范圍廣，10 ppm~96%氧氣

精度高

多款型號呈線性特征

傳感器信號對溫度的依賴性小

交叉靈敏度低

使用壽命長

在多數(shù)情況下只需進(jìn)行一次“單點(diǎn)校準(zhǔn)”