41、3D打印与阻尼墙参数识别：创新技术推动传感器与阻尼研究发展

3D打印与阻尼墙参数识别：创新技术推动传感器与阻尼研究发展

3D打印制备柔性应变传感器

在传感器研究领域，正朝着轻量化、高灵活性和快速响应速度的方向发展。熔融沉积建模（FDM）3D打印技术作为常用的增材制造技术，为柔性传感器的制备提供了新的途径。

FDM 3D打印技术原理与优势

FDM 3D打印技术的原理是将热熔长丝加热熔化，然后通过喷嘴按照预设轨迹将长丝挤出到基板或上一层已成型的材料上，逐层堆叠形成所需部件。它还具备双喷嘴打印模式，可在一个过程中同时打印两种不同材料，这使得利用非导电基板和高导电性材料分别打印传感器基板和传感结构成为可能，实现传感器传感结构的集成成型。

传感器的设计与制造

实验采用了热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）、通过混合TPU和炭黑（CB）制备的导电CB/TPU颗粒以及碳纳米管（CNT）水性导电膏。当CB含量为12%时，复合材料因形成导电网络而导电性显著提高。利用桌面ABS拉丝挤出机，经过挤出、进料、冷却、牵引和卷绕五个步骤，将纯TPU原料和CB均匀混合制备出导电TPU丝。

FDM打印机的两个独立挤出喷嘴分别挤出纯TPU长丝和导电TPU长丝。为展示双喷嘴FDM打印柔性应变传感器的能力并比较不同结构设计的传感器性能，设计了五种不同形状的CB/TPU导电结构传感器，包括长键形、阶梯形、平板形、24面螺旋形和叶片形。纯TPU打印长键形、阶梯形、平板形、24面螺旋形和叶片主体部分，其余部分包括24面螺旋顶部的中心空隙用导电CB/TPU打印。通过喷嘴1挤出纯TPU丝制造直微通道和弯曲微通道，并使用1mm针头将CNT导电膏注入微通道。

FDM打印柔性应变传感器的制备过程包括装丝、基板