研究人員發(fā)現(xiàn)，一種廉價的帶有3D打印部件和低成本傳感器的監(jiān)視系統(tǒng)可能不會持續(xù)到商用期限，但它可能是一樣精確的。在美國各地，由儀器和傳感器組成的氣象站監(jiān)視產(chǎn)生我們當?shù)靥鞖忸A報的條件，例如氣溫，風速和降水。這些系統(tǒng)不僅是天氣監(jiān)控器，而且還是用于研究從農(nóng)業(yè)到可再生能源發(fā)電的主題的有效工具。

商業(yè)氣象站可能要花費數(shù)千美元，這既限制了可用性，也限制了可以收集的氣候數(shù)據(jù)量。但3 d印刷和低成本的傳感器的出現(xiàn)使人們有可能建立一個氣候站了幾百元。這些廉價的本地生產(chǎn)版本是否能像價格更高的版本一樣出色?

答案是肯定的。根據(jù)研究人員的說法，他們將3D打印的氣象站放在俄克拉荷馬州進行了測試。美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室的大氣和地球科學家Adam K. Theisen領導了該項目，該項目將印刷站與商業(yè)級站進行了八個月的比較，以查看其準確性和良好程度它可以抵制這些要素。

三維打印使用數(shù)字模型動態(tài)生成物理對象。它的低成本和能夠在任何可以掛打印機的地方打印零件的能力，可以幫助擴大這些站點的數(shù)量，幫助將數(shù)據(jù)收集帶到偏遠地區(qū)并教育未來的研究人員。

俄克拉荷馬大學的一個團隊遵循了大學大氣研究公司3-D打印自動氣象站(3-D-PAWS)計劃制定的指導和開源計劃，以打印100多個氣象站零件。他們沒有使用在3D打印中更常用的聚乳酸，而是轉向了丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯(一種在戶外更耐用的塑料長絲)。3-D打印部件與低成本傳感器相結合，為這些新系統(tǒng)提供了基礎，而3-D-PAWS計劃將這些新系統(tǒng)確立為在較早的實驗中很有希望的。

Theisen說：“為了使這種方法得到更廣泛的采用，它必須經(jīng)過這樣的驗證和確認研究。”

雖然3D打印的系統(tǒng)在實驗開始約五個月時確實開始出現(xiàn)故障跡象(相對濕度傳感器腐蝕并失效，并且某些零件最終退化或損壞了)，但其測量結果與商業(yè)級工作站的測量值相當由俄克拉荷馬大學和俄克拉荷馬州立大學的科學家設計并實施的俄克拉荷馬州Mesonet網(wǎng)絡。

泰森說：“我沒想到這個電臺的性能會和以前一樣好。” “盡管組件開始退化，但結果表明，這類氣象站可能適合較短的活動。”

開始研究時，位于俄克拉荷馬大學的Theisen在加入Argonne之后繼續(xù)監(jiān)督這項工作。

在實驗中，低成本傳感器可精確測量溫度，壓力，雨水，紫外線和相對濕度。除幾臺儀器外，從2018年8月中旬到次年4月中旬，塑料材料在俄克拉荷馬州的天氣中保持不變，這段時期出現(xiàn)了強烈的暴雨，降雪，溫度范圍為14至104華氏度(- 10至40攝氏度)。測量風速的3D打印風速儀性能不佳，但可以通過改善打印質量進行部分改進。

該項目由俄克拉荷馬大學的本科生領導，證實了3D打印的氣象站的準確性及其作為教育工具的價值。

泰森說：“學生們學會了他們在課堂上不會學到的技能。” “他們制定了提案，設計了框架，并完成了大部分印刷和接線工作。”

打印專用組件的能力可使氣象站在偏遠地區(qū)更可行，因為可以在需要時立即制造替換零件。即使幾個月后更便宜的傳感器出現(xiàn)故障，數(shù)學計算仍能達到較低的預算。

Theisen指出：“如果您要談論的是更換兩三個這樣的廉價傳感器，而不是每年維護和校準一個1,000美元的傳感器，那是值得考慮的強大成本效益。”