一种应用于3D打印中的氧气传感器

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增材制造（AM）（通常称为3D打印）已经改变了许多工业和学术应用。相比于传统的制造工艺，通过使用该技术，用户能够以更快的速度生产几何形状复杂的零件。
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- H1 k4 d2 G  }5 c* ?+ B6 \, B传感器是机器必不可少的零件之一，它带动了很多机器的发展。当用于传感器的制造时，3D打印具有多个优点，包括较低的成本，快速的制造速度和高精度。除了具有固有地打印整个传感器的功能外，还可以在制造过程中的任何时候开始或停止3D打印，从而使用户可以轻松地将传感器嵌入到已打印的结构中。
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. u% {+ e0 H) H' E9 X) J3D打印通常发生在密封的室内，因为该过程的许多副产物可能是有害的或有毒的。3D打印设备通过分层切片工艺，借助激光对粉末进行烧结。此外，要求打印中尽可能地减少金属和大气中氧元素的接触，目前多采用惰性气体“地毯”填充室来实现。

然而，一些金属粉末仍然不可避免的会与氧接触，从而导致金属粉末内氧含量超过限定值产生杂质。有数据显示，当金属粉末中的氧浓度超过200ppm时，最终产品将显著变化。拉伸强度和延展性显示出受到大气中杂质的影响。氢或氮气也可能引起另外的杂质，即使在非常小的浓度下也不利于构建质量上乘的3D打印金属物件。

7 @* Y# ^  X1 U/ {* k8 d8 \3 m随着3D打印机再次使用相同的粉末床，随后的打印作业将逐渐增加杂质的量，这可能会导致各种各样的问题。但对于金属3D打印而言，因为打印过程中金属重熔后，元素以气体形态存在，有可能在局部生成气眼等缺陷，影响工件致密性及力学性能。所以，对不同体系的金属粉末，氧含量均为一项重要指标，业内对该指标的一般要求在1500ppm以下，也即氧元素在金属中所占的质量百分比在0.13~0.15%之间，航空航天等特殊应用领域，客户对此指标的要求更为严格。工采网提供的奥地利SENSORE 3D打印传感器/氧化锆氧气传感器 - SO-D1-020-A300C可以测量0.01~2%的氧气浓度，精度高，交叉灵敏度低，使用寿命长，在多数情况下只需进行一次单点校准，封装为螺纹外壳，带烧结金属顶，线长为3米，多应用于金属激光烧结3D打印。

3D打印传感器/氧化锆氧气传感器SO-D1-020-A300C工作原理:

8 R8 g  Y4 e$ T4 G: `) v. M因为在氧化锆电解质中电流的载体是氧离子，所以当电压施加到氧化锆电解槽时，氧气通过氧化锆盘被抽到阳极。如果给电解槽阴极加上一个带孔的盖子，氧气流向阴极的速率就会受到限制。受到这个速率的限制，随着所施加的电压逐渐增加，电解槽内的电流会达到饱和。这个饱和电流被称为极限电流，它与周边环境中的氧气浓度成正比。
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( j/ G. P: Y( n, ~9 [3D打印传感器/氧化锆氧气传感器SO-D1-020-A300C的优点:
测量范围广，10 ppm~96%氧气
精度高
: P/ a! ~4 a/ W多款型号呈线性特征
, b8 |6 L7 x+ w, e传感器信号对温度的依赖性小
交叉灵敏度低
* V" B6 ^$ ?9 I+ t. @/ N2 W- H% x使用寿命长
$ ^, U) v0 e, J在多数情况下只需进行一次“单点校准”