电感式接近传感器广泛用于自动化系统中,用于金属物体的非接触式检测。通常,它们由封装在金属圆柱体中的线圈、电路板和插头组成。然而,传感器的结构和外壳的刚性几何形状限制了其应用范围。
Fraunhofer IPA与阿博格(Arburg)和自动化公司Balluff合作开发了一项技术,该技术由具有介电特性的聚合物和阿博格的 freeformer 3D 打印系统完成,可以生产任何形状的传感器。这使传感器可用于机器人抓手等设备,这在以前是不可能的。
Fraunhofer IPA 研究人员解释说,传感器外壳需要具有高介电强度和阻燃特性的塑料。半结晶聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)可用作电子设备外壳的标准注塑成型材料,满足这些要求。然而,这种材料从未用于3D打印应用。
与其他增材制造商相比,阿博格的freeformer 的开放系统技术与一系列材料兼容,包括生产塑料。PBT 颗粒被送入freeformer,使用带有特殊塑化螺杆的材料制备装置。无需使用模具,借助可移动部件载体,微小的塑料液滴被逐层精确定位,包括用于电子元件的空腔。 freeformer 在每一层自动流程集成线圈、电路板和插头。在单独的过程中,分配器在外壳内铺设银导体轨道。Fraunhofer IPA 解释说,为了完成这个过程,空腔被套印并用聚氨酯灌封。
目前生产了 30 多个定制传感器的模型。Fraunhofer IPA 表示,测试表明基于PBT的传感器可以承受温度变化和振动、防水并提供足够的电绝缘。
在为期 18 个月的增材制造组件中电子功能集成项目,并取得成功之后,Fraunhofer IPA 和 阿博格正在继续研究导电塑料在其他应用领域的使用。