3D打印人工智能传感器系统，可用于列车维护提醒

来源：MEMS

据麦姆斯咨询报道，德国弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）的研究人员正在开发一种能够智能维护列车部件的3D打印传感器系统。Fraunhofer ILT与行业合作伙伴合作，并利用联邦经济事务和能源部（Federal Ministry for Economic Affairs and Energy）的经费，正在开发SenseTrAIn——一种无线、持续监测3D打印组件状态的人工智能（AI）传感器系统。

新型人工智能传感器集成技术的潜在应用包括列车车门机构、主阻尼器和偏航阻尼器以及轮对轴承盖。人工智能传感器系统的最终目标是在是否、何时以及在何处需要更换或维修部件时发出指示信号。

在Formnext 2021上，Fraunhofer ILT将使用LPBF打印的带有测量网格（包括导体）的演示器件来演示传感器集成技术的可能性（图片来源：Fraunhofer ILT）

SenseTrAIn智能监测列车部件
SenseTrAIn是一种高效、智能监测铁路工程（例如列车车门和底盘部件）安全相关功能的方法。与Fraunhofer ILT一起为该项目工作的行业合作伙伴包括组件集成传感器开发商ME-Meßsysteme、预测系统开发商DATAbility和交通运输软件开发商Vedisys。

合作伙伴们于今年9月启动了该项目，并将在2024年之前一直致力于SenseTrAIn的开发和优化。该项目正在欧洲最大的铁路技术能力中心DB Systemtechnik进行，希望为欧洲铁路网的智能维护开辟道路。

最终，该项目希望开发一种综合的方法——以无线方式持续监测传感器集成3D打印组件的状态，从传感器技术到在Deutsche Bahn AG的SAP系统中形成报告。

这方面的一个例子将来可能涉及列车底盘和车门中的传感器，这些传感器通过5G与Deutsche Bahn AG的SAP系统连接，并在缺陷发生之前发出预报。

有缺陷的列车部件可能会导致运营延误，给乘客带来不便，然而，如果按照严格的维护间隔更换仍处于正常工作状态的部件既不环保也不经济。SenseTrAIn项目的合作伙伴们希望通过他们的新型人工智能传感器集成技术来解决这些问题。

带有用于测量制动力和温度集成传感器的AM制动卡钳（图片来源：Fraunhofer ILT）

传感器集成组件的3D打印
该项目的合作伙伴们正在利用激光粉末床熔融（LPBF）3D打印技术制造传感器嵌入式组件。LPBF技术通过在特定点暂停打印过程以在继续之前将传感器构建到组件中，使传感器和执行器等电子元件能够集成到金属组件中。

SenseTrAIN的潜在应用包括车门机构、主阻尼器和偏航阻尼器，以及密封车轮轴承座的轮对轴承卡箍等部件。从维护的角度来看，轮对轴承盖是关键部件，因为负载增加会导致温度升高和更大的磨损风险。通过SenseTrAIn系统，集成在轮对轴承盖子中的温度和加速度传感器可以在早期检测到热流道及其原因。

为了确保该项目的成功，Fraunhofer ILT研究人员已确定需要一个大型、有效数据库来优化人工智能传感器组合。Fraunhofer ILT的科学家正在使用Deutsche Bahn Technik的Trainlab在现实的日常条件下测试新的传感器技术。在合作伙伴们开始测试系统的日常运行之前，从测试中收集的信息将被用于训练人工智能。

Fraunhofer ILT将在本月的Formnext贸易展览会上展示其传感器集成技术的能力。该团队将展示一个带有打印的测量网格（包括导体）的3D打印演示器件，以此说明SenseTrAIn用于维护和监测的可能性。

谷歌的Jacquard芯片（图片来源：Stratasys）

3D打印优化传感器集成应用
3D打印正越来越多的被研究人员和行业参与者用来改进和优化传感器集成应用。

这项技术的一个特别流行的应用是可穿戴电子传感器，例如谷歌的“Jacquard”标签，它可以贴在日常用品上，从而赋予它们动作感应功能。谷歌的ATAP部门利用Stratasys的PolyJet 3D打印技术来制造标签原型，使佩戴者能够通过某些特定手势控制手机。

3D打印还被用于生产其它可穿戴技术，例如压电电子器件、睡眠监测“智能床”、传感器嵌入式无人机和用于远程作物监测的水合传感器等。