Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein System entwickelt, mit dem sie Sensoren in einem 3D-Druck-Durchgang in Rotationssysteme integrieren. Mit ihrem „MechSense“-System können sie die rotierenden und stationären Teile des Mechanismus, den sie drucken möchten, zusammen mit seinem Rotationszentrum angeben. Ziel der Forscher ist es Methoden für innovative Elektronik zu entwickeln, um Elektroschrott zu reduzieren.
Wer herausfinden möchte, wie schnell sich Zahnräder oder Räder drehen, muss dazu externe Sensoren anbringen. Das ist oft schwierig und umständlich. Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben daher ein System entwickelt, die ihnen dabei hilft, drahtlose Sensoren direkt in die Dinge in 3D zu drucken. Das System trägt den Namen MechSense und ist das Ergebnis der Arbeit eines Teams unter der Leitung der Maschinenbaustudentin Marwa AlAlawi.
Details zum MechSense-System
Das System enthält eine benutzerdefinierte Erweiterung des Computer-Aided-Design-Programms SolidWorks. Mithilfe dieser Software können Benutzer die rotierenden und stationären Teile des Mechanismus, den sie drucken möchten, zusammen mit seinem Rotationszentrum anzugeben. Das Programm antwortet und bestimmt die Position von vier Flecken aus leitfähigem Material. Einer der Patches wird direkt in das rotierende Teil wie zum Beispiel einem Zahnrad) gedruckt, das sonst aus nicht leitendem Material gedruckt wird. Die anderen Patches werden kreisförmig auf die stationäre flache Oberfläche direkt unter diesem Teil gedruckt. Durch kleine Lücken aus nicht leitendem Material sind diese drei voneinander getrennt.
Während sich das Zahnrad dreht, fährt sein drahtloses Patch wiederholt nacheinander über die drei stationären Patches. Dabei erkennt jeder von ihnen die resultierende Änderung seiner eigenen elektrischen Kapazität und leitet die Daten über eine Verkabelung im stationären Teil des Mechanismus an einen Prozessor weiter. Dank einer speziellen Software in diesem Prozess kann die Winkelstellung, Drehrichtung und Drehzahl des Getriebes berechnet werden.
Tests in verschiedenen Objekten
Die Wissenschaftler schufen in einem Test eine Schreibtischlampe, die Farbe oder Helligkeit beim Verdrehen der Basis oder der Mitte verändern kann. In einem Planetengetriebe konnten sie die Umdrehungen erfassen und messen. Außerdem testeten sie ein Rad, das die Distanz misst, die es gerollt wird. AlAlawi hofft darauf, dass MechSense den Bereich der Elektronik umweltfreundlicher und effizienter macht.
Sie erklärt:
„Um elektronische Geräte mit sehr wenig Elektroschrott herzustellen, wollen wir Geräte mit kleinerem Platzbedarf, die dennoch gut funktionieren. Wenn wir denselben Ansatz verfolgen und vielleicht ein anderes Material oder einen anderen Herstellungsprozess verwenden, können wir meiner Meinung nach mit der gleichen Geometrie kleiner werden und gleichzeitig weniger Fehler anhäufen.“