การตรวจจับความเครียดนั้นมีการใช้งานกันมาอย่างยาวนานกว่า 80 ปี โดย Strain Gauge หรือเกจตรวจความเครียดกลายเป็นส่วนสำคัญในการเดินทางที่เกิดขึ้น แต่ทว่าเซอนเซอร์ที่ใช้กันส่วนมากนั้นต้องมีการเชื่อมและการยึดติดกับวัสดุหลายขั้นตอนทั้งยังไม่เหมาะกับกระบวนการดิจิทัลที่ต้องการความแม่นยำและแน่นอน นักวิจัยจึงได้พัฒนากระบวนการที่ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติในการสร้างเซนเซอร์อัจฉริยะขึ้นใหม่ซึ่งได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมกว่าสิ่งที่เคยมีมา
Strain Gauge นั้นใช้ในการตรวจจับ Load ที่เกิดขึ้นกับแรงหรือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับรูปทรงในชั่วระยะเวลาหนึ่ง โดยมักเป็นการตรวจจับสำหรับบริเวณพื้นผิว เซนเซอร์เหล่านี้จึงมีหน้าที่ตรวจจับความไม่แน่นอนที่เกิดขึ้น โดยพื้นฐานการทำงานนั้นจะใช้ตัวนำไฟฟ้าติดอยู่กับพื้นผิวบริเวณที่ต้องการตรวจจับ เมื่อแรงกระทำต่อชิ้นส่วนนั้น ๆ และเกิดความเครียดขึ้นพื้นผิวของตัวนำที่ติดอยู่กับวัตถุจะเกิดการขยายไม่ว่าจะเป็นแนวยาวหรือเกิดเป็นลักษณะไขว้กันเหมือนกากบาท ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะถูกตรวจวัดด้วยความต้านทานโอห์ม
การติดตั้งอุปกรณ์วัดเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากมีขั้นตอนมากมายและต้องการความรู้รวมถึงประสบการณ์ในการปรับแต่งความอ่อนไหวที่จะเกิดขึ้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงของตัววัด นอกจากนี้สภาพแวดล้อมในการดำเนินการต้องสะอาดหลีกเลี่ยงการมีฝุ่นผงเจอปนซึ่งส่งผลกระทบต่อการเชื่อมหรือการยึดวัตถุสองชนิดเข้าด้วยกัน
ด้วยความยุ่งยากและเงื่อนไขจำนวนมาก Fraunhofer Institute for Laser Technology (Fraunhofer ILT) และ i4M Technologies จึงได้ร่วมกันค้นหาวิธีการใหม่สำหรับการตรวจวัดแรงเครียดที่เกิดขึ้น ซึ่งการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติกลายเป็นทางออกที่ค้นพบจากการค้นคว้าวิจัย
ใน Strain Gauge แบบทั่วไปนั้น อุปกรณ์ต้านทานที่ใช้วัดมักถูกเคลือบหรือประกบอยู่ระหว่างอุปกรรณ์ที่ใช้รับแรงและฟิล์มที่ปกครอบทับไว้ ซึ่ง Strain Gauge แบบฟอยล์นั้นถูกยึดอยู่กับอุปกรณ์ด้วยกาว แรงเครียดจากส่วนประกอบจะถูกถ่ายลงสู่กริดที่ใช้ตรวจวัดผ่านทางชั้นที่ห่อหุ้มไว้ทั้งด้านบนและล่าง โดยพื้นฐานแล้วกริดที่ใช้ตรวจวัดต้องอยู่ใกล้กับพื้นผิวที่ติดอยู่ด้วยให้มากที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียแรงจากการถ่ายเทไปยังวัตถุอื่น ซึ่งสารยึดติดหรือกาวก็เป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้เกิดการสูญเสียแรงจากกความหนาที่มี ส่งผลให้ค่าที่เกิดขึ้นเกิดคความคลาดเคลื่อน แต่ด้วยการใช้เทคนิคการพิมพ์ เช่น Inkjet ระบบที่เป็นชั้นบาง ๆ อันเรียบง่ายสามารถประทับลงบนวัตถุได้โดยตรง ซึ่งต้องการเพียงชั้นตัวกลางที่คลุมด้านบนและล่างเพื่อสนับสนุนด้านการส่งแรงและเป็นฉนวนให้เพียงเท่านั้น
การผลิตโดยการเติมเนื้อวัสดุเป็นชั้นเช่นนี้ทำให้สามารถเพิ่มเติมรายละเอียด ตลอดจนการสร้างระบบวงจรขนาดเล็กขึ้นได้ ทำให้สามารถใช้ศักยภาพยุคดิจิทัลได้อย่างเต็มพิกัดในการตรวจวัดสิ่งที่เกิดขึ้น ไม่ว่าจะเป็นการเก็บค่าตัวเลข การส่งต่อข้อมูล ไปจนถึงการวิเคราะห์ก็สามารถเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากความสามารถในการลดขนาดวงจรสำหรับการตรวจวัดและยังสามารถพัฒนาสร้างระบบที่มีความซับซ้อนน้อยลงภายในพื้นที่จำกัดได้อีกด้วย
ที่มา:
Industrial-laser.com
เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง:
รวมเรื่อง Basic สำหรับ 3D Printing ที่คุณต้องรู้!
