瑞士研發帶傳感器的3D打印仿生水果，監測其新鮮度

瑞士研發帶傳感器的3D打印仿生水果，監測其新鮮度

據3D造云打印公眾號3月5日消息，瑞士研究人員用 3D 打印技術生產了一系列安裝有溫度傳感器的復制水果。借助這些 3D 打印果實，超市、蔬菜水果商以及其他大量運輸和儲存水果的公司將能更好地確定其產品的質量，依據則是一個準確得多的熱量讀數。

目前，用于記錄大量水果的溫度的方法相對不精確，因此很難確定多長距離的運輸或多長時間的儲存可能會影響裝運的新鮮度。在水果箱的壁上安裝傳感器可以測量空氣溫度，但這不是非常可靠，因為水果的內部仍然可能會太熱。另一種辦法是將溫度計插入果肉中，讀出其內部溫度。但這個方法也不理想，因為既非常耗時，也很片面，因為處于不同位置的水果溫度是不一樣的。

為了解決這個難題，來自瑞士聯邦材料科學和技術實驗室（ EMPA ）的科學家團隊用 3D 打印模擬了一個平均水果的物理特性。這使得他們巧妙的新傳感器能像一個真實的水果一樣對相同的環境條件作出完全相同的反應，傳感器因此可以提供水果內部溫度的精確變化信息。

他們的方法是對一定數量的特定類型水果照X光，然后根據X射線，用一個計算機算法來創建水果的平均形狀和質地。根據這個虛擬 3D 模型，科學家用水、碳水化合物和聚苯乙烯的混合物打印出一個物理復制品。之所以使用這種混合物材料是因為它能高度精準地模仿果肉。

據項目負責人 Thijs Defraeye 博士說，初步結果非常好。“我們詳細分析了 EMPA 制冷室中的傳感器，所有的測試都是成功的，”他聲稱。該項目的最終目的是創建足夠多的 3D 打印傳感器來覆蓋各種不同的水果。“我們正在為每種類型的水果，甚至為不同的品種開發單獨的傳感器。到目前為止，我們已經為 Braeburn 和 Jonagold 品種的蘋果、經典的 Cavendish 香蕉、肯特芒果和橙子生產出單獨的傳感器，” Defraeye 說。

目前， EMPA 團隊正在尋找潛在的工業合作伙伴來大規模生產這些傳感器。每個傳感器的價格將大約為 50 瑞士法郎（$  50 ）。

近幾年，傳感器家族中出現了一類“非主流”新生兒，它們有個共同特點，那就是誕生于3D打印機。盡管現在這種傳感器還居少數，但隨著越來越多從業者將目光投向3D打印技術，“非主流”有望變成主流。下面讓我們一起來看2017年驚艷業界的6款3D打印傳感器。

2017年3月，美國加州大學洛杉磯分校的科研人員在一個新項目中綜合運用機器學習與3D打印技術，開發出一款3D打印原型探測器，其中含有一個可自我調整的傳感器。該設備能提供一種更有效的微小物質檢測新方法，用于檢測病毒、癌癥生物標志物、蛋白質等，進而改善嚴重感染和疾病的診療。

傳感器的讀取器由4種不同顏色的LED、一個相機和一個塑料外殼組成。由于塑料外殼采用了3D打印技術，因此原型造價很便宜，而且十分耐用，此外還能根據不同情況進行定制化設計。

3月，瑞士科研人員生產了一系列具有水果外形的3D打印溫度傳感器。利用這些“果實”，水果商以及運輸公司可以依據更精準的熱量讀數監測產品質量。3D打印成功模擬了水果的物理特性，使傳感器能像真正的水果那樣對環境條件作出相同反應，進而提供水果內部溫度變化的準確信息。

這種仿真水果由水、碳水化合物、聚苯乙烯等組成，經過3D打印機處理，它們的混合物與果肉非常相似。目前，開發者正在豐富傳感器的種類，甚至計劃為單種水果開發專用傳感器，同時也在尋找工業合作伙伴，推動這一發明走向商用。

5月，美國明尼蘇達大學研發出一種可直接3D打印在人手上的硅膠壓力傳感器，進而增強人的觸感，潛在用戶包括醫生、士兵、燒傷者等。該裝置可以探測壓力大小，甚至能夠測量脈沖，加速仿生人的研究。

3D打印的柔性硅膠材料使得那些配備該傳感器的設備可以直接應用于人類皮膚表面。具體打印部位則要根據3D掃描用戶手部輪廓來確定。目前，科研人員正在試圖克服該技術的最大障礙之一，即人手抖動問題。通過增強3D打印機性能，該技術有望走出實驗室，走向實際使用場景。

5月，沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學開發出一種價格低廉且環保的一次性3D打印無線傳感器，成本不足一美元。其具體生產方法是3D打印包圍微電子電路板的立方體，再將檢測火和氣體的傳感器噴墨打印在立方體墻壁上。3D打印與噴墨打印的結合使生產速度大大加快，用時明顯減少。

低成本、高效率等優勢使大規模生產成為可能，如果該應用成功落地，便能大面積部署于火災高發的林區，進行火情監察與預警。此外，它還可以為工廠提供有害氣體泄漏等警報。

7月，美國加州大學伯克利分校研發出一款耳戴式紅外線體溫傳感器，能夠精確、實時測量佩戴者的核心身體溫度，密切監測用戶身體狀況。發明者以柔性聚氨酯為原材料，3D打印出適合用戶耳形的基板，再在其上整合用于液態金屬互連的微通道，最后將液態金屬注入微通道，并將其它部件插入微通道槽中，完成組裝。

3D打印幫助設備實現了可定制化，從而讓用戶獲得更加個性化的醫療保健服務。此外，通過可穿戴設備監測人體核心溫度來進行初步醫療篩檢試驗，進而達到個性化醫療保健的目的，這不失為醫療行業的一個重大進步。

8月，美國亞利桑那大學的認證初創公司Lunewave展示了一款3D打印透鏡傳感器，有望以更低價格取代昂貴的傳統天線。這種透鏡傳感器能為汽車提供360度視角，或成為自動駕駛技術的重要推動力量。

該產品運用的具體3D打印技術是聚合物噴射，將電磁晶體植入到透鏡結構中。設計者之所以選用該方法，是看中了其低成本、可定制的優點。低成本可以讓車商淘汰昂貴的傳統傳感器，節省生產成本，讓更多低端車型獲得智能感應能力。而可定制則讓傳感器的操作頻率和帶寬得以符合用戶的具體需求。