德國弗勞恩霍夫公司開發(fā)出用于列車維護(hù)的3D打印Sensetrain AI傳感器系統(tǒng)

2021年11月6日，南極熊獲悉，弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（ILT）的研究人員正在開發(fā)一種3D打印傳感器系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對火車部件的智能維護(hù)。

在聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部提供的資金資助下，ILT與行業(yè)伙伴合作正在嘗試開發(fā)一款由人工智能（AI）驅(qū)動的傳感器系統(tǒng)——SenseTrAIn，可以無線和持續(xù)監(jiān)測3D打印部件的狀況。

這款傳感器集成技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，包括火車門機(jī)制、初級和偏航阻尼器以及輪組軸承蓋。這個(gè)由人工智能驅(qū)動的傳感器系統(tǒng)的最終目標(biāo)是，如果列車部件需要更換或維修，它將在問題出現(xiàn)的時(shí)間和部位發(fā)出信號。

△在Formnext2021展會上，F(xiàn)raunhofer ILT將展示使用LPBF印刷的演示器與包括導(dǎo)體在內(nèi)的打印測量網(wǎng)格進(jìn)行傳感器集成的可能性。照片來自Fraunhofer ILT。

用SenseTrAIn監(jiān)測鐵路部件

SenseTrAIn是一種高效、智能地監(jiān)測鐵路工程中相關(guān)部件安全功能是否齊全的方法，如火車門和底盤部件。與弗勞恩霍夫ILT一起為該項(xiàng)目工作的行業(yè)伙伴包括組件集成傳感器開發(fā)商ME-Meßsysteme、預(yù)知系統(tǒng)開發(fā)商DATAbility和運(yùn)輸軟件創(chuàng)建者Vedisys。

這些合作伙伴于9月開始實(shí)施該項(xiàng)目，并將在2024年前致力于SenseTrAIn的開發(fā)和優(yōu)化。該項(xiàng)目在歐洲最大的鐵路技術(shù)中心DB Systemtechnik進(jìn)行，并希望為歐洲鐵路網(wǎng)絡(luò)的智能維護(hù)設(shè)定方向。

最終，合作項(xiàng)目希望開發(fā)一種全面的方法，從傳感器技術(shù)到德國鐵路公司的SAP系統(tǒng)報(bào)告，對傳感器集成的3D打印組件的狀況進(jìn)行無線和連續(xù)監(jiān)測。

這方面的一個(gè)例子是，未來火車底盤和車門上的傳感器可以通過5G與德國鐵路公司的SAP系統(tǒng)聯(lián)系，并在缺陷發(fā)生前報(bào)告。

有缺陷的鐵路部件會導(dǎo)致運(yùn)營延誤，給乘客帶來不便，但在嚴(yán)格的維護(hù)間隔內(nèi)更換仍處于工作狀態(tài)的部件，既不符合生態(tài)也不經(jīng)濟(jì)。SenseTrAIn項(xiàng)目合作伙伴希望通過其新穎的人工智能驅(qū)動的傳感器集成技術(shù)來解決這些問題。

△集成了測量制動力和溫度的傳感器的AM制動卡鉗。照片來自弗勞恩霍夫ILT。

傳感器集成的3D打印

負(fù)責(zé)本項(xiàng)目的合作伙伴正在利用激光粉末床融合（LPBF）3D打印技術(shù)來制造傳感器嵌入的組件。LPBF可以將傳感器和執(zhí)行器等電子元件集成到金屬部件中，方法是在特定點(diǎn)暫停打印過程，在部件中建立傳感器，然后再繼續(xù)。

被確定為SenseTrAIN潛在應(yīng)軸承夾，它可以密封輪組軸承箱。從維護(hù)的角度來看，輪組軸承蓋是關(guān)鍵部件，因?yàn)樨?fù)載增加會導(dǎo)致溫度上升，磨損風(fēng)險(xiǎn)更大。通過SenseTrAIn，集成在蓋子上的用的零件包括門裝置、初級和偏航阻尼器，以及輪組溫度和加速度傳感器可以在早期階段檢測出熱流道及其原因。

為了確保項(xiàng)目的成功，弗勞恩霍夫研究人員已經(jīng)確定需要一個(gè)大型的、有效的數(shù)據(jù)庫來優(yōu)化AI-傳感器的組合。ILT的科學(xué)家們正在利用德國鐵路技術(shù)公司的Trainlab，在現(xiàn)實(shí)的日常條件下測試新的傳感器技術(shù)。從測試中收集到的信息將被用于訓(xùn)練人工智能，然后合作商們開始在日常操作中測試該系統(tǒng)。

Fraunhofer ILT將在本月的Formnext貿(mào)易展上展示他們的傳感器集成技術(shù)的能力。該團(tuán)隊(duì)將展示一個(gè)3D打印的演示器，其中有一個(gè)打印的測量網(wǎng)格，包括導(dǎo)體，以說明SenseTrAIn在維護(hù)和監(jiān)測方面的可能性。

△谷歌的Jacquard設(shè)備被放在牛仔布袖子上。圖片來自Stratasys。

帶有傳感器的3D打印

研究人員和業(yè)界人士正越來越多地利用3D打印來改進(jìn)和優(yōu)化傳感器集成的應(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，如谷歌的 "Jacquard"標(biāo)簽，它可以附在日常用品上，使其具有運(yùn)動敏感的功能。谷歌的ATAP部門利用Stratasys公司的PolyJet3D打印技術(shù)來制作標(biāo)簽的原型，使其佩戴者能夠通過某些手勢來控制他們的手機(jī)。

3D打印還被用來生產(chǎn)其他可穿戴技術(shù)，如壓電驅(qū)動的電子產(chǎn)品，以及睡眠監(jiān)測的"智能床"、傳感器嵌入的無人機(jī)和用于遠(yuǎn)程作物監(jiān)測的水合傳感器。