3D打印传感器的发展现状及未来挑战
3D打印机和传感器背后的技术在过去几年中分别经历了可观的增长和进步。但随着这两种技术的整合，创造出优势的同时，要面临的挑战也不少。
传感器3D打印概述
在过去的几年中，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。
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。
3D打印传感器的优势
3D打印机的成功之处在于其传感器的多重优势以及其增材制造和容纳制造，这提供了独特的传感器创建范围。3D打印传感器显示了3D打印技术的广泛胜利——打印足够的传感器的能力扩大了更多的传感器可用性及应用范围。
首先，使用3D打印机创建传感器的先天优势是，它能够通过连接到标准设备，与标准设备一起印刷，生产。在接口板或万用表的标准结构中集成传感器，消除了对额外成本和资源的需求。
其次，3D打印机创建传感器更快。
大型公司通常使用3D打印来创建原型。当3D打印机在产品最终制造之前构建原型时，该过程称为快速原型制作。这包括使用三维计算机设计快速实现对象的比例模型或物理零件集合的一组技术。此外，3D打印机还可以直接从一个来源生成多功能的对象和设备，从而有效地节省了时间，减少了材料浪费并减少了过多的机械使用。有一些具有成本效益的3D打印机可以使此过程更容易实现，进而，这种可访问性也有机会使3D打印传感器的应用范围更广。
还有，如果企业可以应用3D打印技术，尤其是在传感器等设备上，则可以提供创造性的选项来定制公司产品。随着3D打印机的生产能力的扩展和其技术的日益普及，对打印技术和材料的需求也不断增加，这些材料和材料可以打印诸如电子传感器之类的实用且有用的设备。
最后，如果公司开始在其产品中生产嵌入式传感器，则他们可以系统且有效地获取客户反馈。例如，传感器可以检测人们对其产品的切实互动。因此，这些传感器可以监视和破译客户的满意或不满意。3D打印传感器还易于连接，不需要任何复杂的电路，因此这些3D打印传感器可以被现有的开源设备查看，可以实现通过传感器与与客户互动。
3D打印传感器的类型及发展情况
3D打印技术已成功集成到多种类型的传感器的设计，开发和制造中，包括力，应变，压力，触觉，位移，电磁，脑电图（EEG），声学，光学，超声和生物传感器。
力传感器
力传感器通过测量作为内部结构元素的挠曲的位移或应变并将这些施加的力转换为可测量的电信号来发挥作用。力传感器通常由三部分组成：弯曲，传感器及其包装。
由于力传感器必须能够感测多个方向的扭矩，因此这些设备的传统制造经常需要将多个传统传感器耦合在一起的复杂结构。
结果，通用商业力传感器要么非常笨重，要么实用性有限。通过3D打印技术生产的力传感器价格便宜，易于定制，并且可以以更快的速度生产。
实际上，3D打印使用户可以为特殊应用（例如医疗设备，汽车部件，乐器，机器人和计算机输入设备）定制力传感器的配置。
光学传感器
将3D打印技术结合到光学传感器生产中的主要优势之一是能够将这些传感器的所有组件（例如镜子和透镜）减少到一个简单的打印样本中。
最近的一项研究发现，3D打印技术成功地创建了一种轻巧且便宜的光纤振动传感器，该传感器专门设计用于大功率电机。在他们的工作中，传感机制是通过一个刀片来实现的，该刀片已连接到可弯曲的薄膜上，该叶片可调节光强度。
脑电传感器
脑电图（EEG）是神经科医生用来评估患者大脑电活动的有价值的诊断工具。EEG技术的最新进展已使这项关键技术以支持癫痫诊断和中风康复的可穿戴设备的形式在临床环境之外使用。
尽管取得了这一进展，但可穿戴式EEG暴露于湿气中仍会被破坏，并且还具有其他局限性，例如刺激皮肤的侵入性电极和长期稳定性差。
为了克服这些挑战并提高传感器性能，曼彻斯特大学最近开展的工作发现3D打印机可以成功制造出本底噪声较高的干式EEG电极，并且也不需要使用导电胶。
与标准湿式电极相比，这些科学家进行的工作发现，他们的3D打印电极生产成本低廉，并且可以轻松进行优化以满足每个用户的需求。
未来的挑战
3D打印传感器只是通过3D打印技术轻松创建的众多复杂设备中的一部分。尽管3D打印传感器领域前景大好，但该行业内仍然存在着巨大的挑战，并限制了未来的传感器生产。
各种类型的材料可以用于不同的3D打印方法。但是，每种3D打印技术显然都限制了可用于制造给定传感器的材料类型。不幸的是，即将研究出理想的打印方法，但与各种特定材料不兼容，也会直接限制打印传感器的性能和可靠性。
除了可用的材料外，还缺乏有关3D打印传感器的耐用性和整个生命周期的信息。尽管这一挑战很大程度上归因于这些传感器的新颖性，但未来的工作必须考虑每个生产步骤如何有助于缩短打印传感器的使用寿命。3D打印在传感器生命周期中的作用还将决定该技术是否有助于增加还是解决电子废物。
