3D打印人工智能傳感器系統(tǒng)，可用于列車維護(hù)提醒

來源：MEMS

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，德國弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（Fraunhofer ILT）的研究人員正在開發(fā)一種能夠智能維護(hù)列車部件的3D打印傳感器系統(tǒng)。Fraunhofer ILT與行業(yè)合作伙伴合作，并利用聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部（Federal Ministry for Economic Affairs and Energy）的經(jīng)費(fèi)，正在開發(fā)SenseTrAIn——一種無線、持續(xù)監(jiān)測3D打印組件狀態(tài)的人工智能（AI）傳感器系統(tǒng)。

新型人工智能傳感器集成技術(shù)的潛在應(yīng)用包括列車車門機(jī)構(gòu)、主阻尼器和偏航阻尼器以及輪對(duì)軸承蓋。人工智能傳感器系統(tǒng)的最終目標(biāo)是在是否、何時(shí)以及在何處需要更換或維修部件時(shí)發(fā)出指示信號(hào)。

在Formnext 2021上，F(xiàn)raunhofer ILT將使用LPBF打印的帶有測量網(wǎng)格（包括導(dǎo)體）的演示器件來演示傳感器集成技術(shù)的可能性（圖片來源：Fraunhofer ILT）

SenseTrAIn智能監(jiān)測列車部件
SenseTrAIn是一種高效、智能監(jiān)測鐵路工程（例如列車車門和底盤部件）安全相關(guān)功能的方法。與Fraunhofer ILT一起為該項(xiàng)目工作的行業(yè)合作伙伴包括組件集成傳感器開發(fā)商ME-Meßsysteme、預(yù)測系統(tǒng)開發(fā)商DATAbility和交通運(yùn)輸軟件開發(fā)商Vedisys。

合作伙伴們于今年9月啟動(dòng)了該項(xiàng)目，并將在2024年之前一直致力于SenseTrAIn的開發(fā)和優(yōu)化。該項(xiàng)目正在歐洲最大的鐵路技術(shù)能力中心DB Systemtechnik進(jìn)行，希望為歐洲鐵路網(wǎng)的智能維護(hù)開辟道路。

最終，該項(xiàng)目希望開發(fā)一種綜合的方法——以無線方式持續(xù)監(jiān)測傳感器集成3D打印組件的狀態(tài)，從傳感器技術(shù)到在Deutsche Bahn AG的SAP系統(tǒng)中形成報(bào)告。

這方面的一個(gè)例子將來可能涉及列車底盤和車門中的傳感器，這些傳感器通過5G與Deutsche Bahn AG的SAP系統(tǒng)連接，并在缺陷發(fā)生之前發(fā)出預(yù)報(bào)。

有缺陷的列車部件可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)營延誤，給乘客帶來不便，然而，如果按照嚴(yán)格的維護(hù)間隔更換仍處于正常工作狀態(tài)的部件既不環(huán)保也不經(jīng)濟(jì)。SenseTrAIn項(xiàng)目的合作伙伴們希望通過他們的新型人工智能傳感器集成技術(shù)來解決這些問題。

帶有用于測量制動(dòng)力和溫度集成傳感器的AM制動(dòng)卡鉗（圖片來源：Fraunhofer ILT）

傳感器集成組件的3D打印
該項(xiàng)目的合作伙伴們正在利用激光粉末床熔融（LPBF）3D打印技術(shù)制造傳感器嵌入式組件。LPBF技術(shù)通過在特定點(diǎn)暫停打印過程以在繼續(xù)之前將傳感器構(gòu)建到組件中，使傳感器和執(zhí)行器等電子元件能夠集成到金屬組件中。

SenseTrAIN的潛在應(yīng)用包括車門機(jī)構(gòu)、主阻尼器和偏航阻尼器，以及密封車輪軸承座的輪對(duì)軸承卡箍等部件。從維護(hù)的角度來看，輪對(duì)軸承蓋是關(guān)鍵部件，因?yàn)樨?fù)載增加會(huì)導(dǎo)致溫度升高和更大的磨損風(fēng)險(xiǎn)。通過SenseTrAIn系統(tǒng)，集成在輪對(duì)軸承蓋子中的溫度和加速度傳感器可以在早期檢測到熱流道及其原因。

為了確保該項(xiàng)目的成功，F(xiàn)raunhofer ILT研究人員已確定需要一個(gè)大型、有效數(shù)據(jù)庫來優(yōu)化人工智能傳感器組合。Fraunhofer ILT的科學(xué)家正在使用Deutsche Bahn Technik的Trainlab在現(xiàn)實(shí)的日常條件下測試新的傳感器技術(shù)。在合作伙伴們開始測試系統(tǒng)的日常運(yùn)行之前，從測試中收集的信息將被用于訓(xùn)練人工智能。

Fraunhofer ILT將在本月的Formnext貿(mào)易展覽會(huì)上展示其傳感器集成技術(shù)的能力。該團(tuán)隊(duì)將展示一個(gè)帶有打印的測量網(wǎng)格（包括導(dǎo)體）的3D打印演示器件，以此說明SenseTrAIn用于維護(hù)和監(jiān)測的可能性。

谷歌的Jacquard芯片（圖片來源：Stratasys）

3D打印優(yōu)化傳感器集成應(yīng)用
3D打印正越來越多的被研究人員和行業(yè)參與者用來改進(jìn)和優(yōu)化傳感器集成應(yīng)用。

這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)特別流行的應(yīng)用是可穿戴電子傳感器，例如谷歌的“Jacquard”標(biāo)簽，它可以貼在日常用品上，從而賦予它們動(dòng)作感應(yīng)功能。谷歌的ATAP部門利用Stratasys的PolyJet 3D打印技術(shù)來制造標(biāo)簽原型，使佩戴者能夠通過某些特定手勢控制手機(jī)。

3D打印還被用于生產(chǎn)其它可穿戴技術(shù)，例如壓電電子器件、睡眠監(jiān)測“智能床”、傳感器嵌入式無人機(jī)和用于遠(yuǎn)程作物監(jiān)測的水合傳感器等。