德国弗劳恩霍夫公司开发出用于列车维护的3D打印Sensetrain AI传感器系统

2021年11月6日，弗劳恩霍夫激光技术研究所（ILT）的研究人员正在开发一种3D打印传感器系统，能够实现对火车部件的智能维护。在联邦经济事务和能源部提供的资金资助下，ILT与行业伙伴合作正在尝试开发一款由人工智能（AI）驱动的传感器系统——SenseTrAIn，可以无线和持续监测3D打印部件的状况。这款传感器集成技术的应用前景广阔，包括火车门机制、初级和偏航阻尼器以及轮组轴承盖。这个由人工智能驱动的传感器系统的最终目标是，如果列车部件需要更换或维修，它将在问题出现的时间和部位发出信号。

△在Formnext2021展会上，Fraunhofer ILT将展示使用LPBF印刷的演示器与包括导体在内的打印测量网格进行传感器集成的可能性。照片来自Fraunhofer ILT。

用SenseTrAIn监测铁路部件

SenseTrAIn是一种高效、智能地监测铁路工程中相关部件安全功能是否齐全的方法，如火车门和底盘部件。与弗劳恩霍夫ILT一起为该项目工作的行业伙伴包括组件集成传感器开发商ME-Meßsysteme、预知系统开发商DATAbility和运输软件创建者Vedisys。这些合作伙伴于9月开始实施该项目，并将在2024年前致力于SenseTrAIn的开发和优化。该项目在欧洲最大的铁路技术中心DB Systemtechnik进行，并希望为欧洲铁路网络的智能维护设定方向。最终，合作项目希望开发一种全面的方法，从传感器技术到德国铁路公司的SAP系统报告，对传感器集成的3D打印组件的状况进行无线和连续监测。

这方面的一个例子是，未来火车底盘和车门上的传感器可以通过5G与德国铁路公司的SAP系统联系，并在缺陷发生前报告。有缺陷的铁路部件会导致运营延误，给乘客带来不便，但在严格的维护间隔内更换仍处于工作状态的部件，既不符合生态也不经济。SenseTrAIn项目合作伙伴希望通过其新颖的人工智能驱动的传感器集成技术来解决这些问题。

△集成了测量制动力和温度的传感器的AM制动卡钳。照片来自弗劳恩霍夫ILT。

传感器集成的3D打印

负责本项目的合作伙伴正在利用激光粉末床融合（LPBF）3D打印技术来制造传感器嵌入的组件。LPBF可以将传感器和执行器等电子元件集成到金属部件中，方法是在特定点暂停打印过程，在部件中建立传感器，然后再继续。

被确定为SenseTrAIN潜在应轴承夹，它可以密封轮组轴承箱。从维护的角度来看，轮组轴承盖是关键部件，因为负载增加会导致温度上升，磨损风险更大。通过SenseTrAIn，集成在盖子上的用的零件包括门装置、初级和偏航阻尼器，以及轮组温度和加速度传感器可以在早期阶段检测出热流道及其原因。

为了确保项目的成功，弗劳恩霍夫研究人员已经确定需要一个大型的、有效的数据库来优化AI-传感器的组合。ILT的科学家们正在利用德国铁路技术公司的Trainlab，在现实的日常条件下测试新的传感器技术。从测试中收集到的信息将被用于训练人工智能，然后合作商们开始在日常操作中测试该系统。

Fraunhofer ILT将在本月的Formnext贸易展上展示他们的传感器集成技术的能力。该团队将展示一个3D打印的演示器，其中有一个打印的测量网格，包括导体，以说明SenseTrAIn在维护和监测方面的可能性。

△谷歌的Jacquard设备被放在牛仔布袖子上。图片来自Stratasys。

带有传感器的3D打印

研究人员和业界人士正越来越多地利用3D打印来改进和优化传感器集成的应用。这项技术的一个特别流行的应用是可穿戴电子传感器，如谷歌的 "Jacquard"标签，它可以附在日常用品上，使其具有运动敏感的功能。谷歌的ATAP部门利用Stratasys公司的PolyJet3D打印技术来制作标签的原型，使其佩戴者能够通过某些手势来控制他们的手机。

3D打印还被用来生产其他可穿戴技术，如压电驱动的电子产品，以及睡眠监测的"智能床"、传感器嵌入的无人机和用于远程作物监测的水合传感器。