GLI SCIENZIATI DELL’OKLAHOMA UTILIZZANO LA STAMPA 3D PER REALIZZARE STAZIONI METEOROLOGICHE A BASSO COSTO
Un team di studenti e ricercatori dell’Università dell’Oklahoma e dell’Argonne National Laboratory ha utilizzato la stampa 3D per produrre una stazione meteorologica a basso costo.
Il design era basato su piani open-source sviluppati dalla University Corporation for Atmospheric Research come parte dell’iniziativa 3D-Printed Automatic Weather Station (3D-PAWS) e comprende oltre 100 componenti prodotti in modo additivo. Mettendo alla prova la stazione meteorologica in Oklahoma, gli scienziati hanno confrontato la sua efficacia e durata con quella di una stazione di tipo commerciale nel corso di otto mesi, con risultati promettenti.
Adam Theisen, scienziato dell’Atmosfera e della Terra ad Argonne e autore principale dello studio, afferma: “Non mi aspettavo che questa stazione avrebbe funzionato quasi come ha fatto. Anche se i componenti hanno iniziato a deteriorarsi, i risultati mostrano che questo tipo di stazioni meteorologiche potrebbe essere praticabile per campagne più brevi “.
Le stazioni meteorologiche comprendono vari strumenti e sensori progettati per monitorare i fattori che influenzano le previsioni meteorologiche, tra cui temperatura, umidità, velocità del vento e radiazione solare. Oltre ad essere un ottimo strumento per i canali di notizie, le stazioni meteorologiche facilitano anche la ricerca in campi come l’agricoltura e l’utilizzo delle energie rinnovabili.
Sfortunatamente, la produzione di dispositivi commerciali può costare diverse migliaia di dollari, limitando la loro accessibilità quando il finanziamento è limitato. È qui che entra in gioco la stampa 3D, che potenzialmente consente alle organizzazioni di ridurre i costi fino a un intervallo inferiore a $ 1000, il tutto portando le capacità di produzione in località remote dove l’approvvigionamento di pezzi di ricambio può rivelarsi difficile.
Visto che il dispositivo sarebbe stato sottoposto alle dure condizioni ambientali del mondo esterno, il team ha optato per ASA come materiale di stampa 3D per integrare i sensori a basso costo della stazione. Impressionante, la stazione meteorologica ha funzionato per ben cinque mesi prima che il sensore di umidità si corrose e alcune delle parti stampate in 3D hanno mostrato segni di degrado. Nel complesso, tuttavia, il telaio stampato in 3D ha resistito, nonostante la pioggia, la neve e le temperature comprese tra -10 ° C e 40 ° C.
Quando si trattava di prestazioni, le misurazioni della stazione erano paragonabili a quelle di un dispositivo di livello commerciale nell’Oklahoma Mesonet , che è una rete di stazioni di monitoraggio ambientale. I sensori del dispositivo erano perfettamente in grado di misurare accuratamente temperature, precipitazioni, esposizione ai raggi UV e umidità. L’unico strumento che ha fornito risultati poco brillanti è stato l’anemometro stampato in 3D, che viene utilizzato per misurare la velocità del vento, poiché soffriva di una bassa qualità di stampa.
Il progetto ha infine dimostrato che una stazione meteorologica stampata in 3D può effettivamente fornire un’alternativa economica, sia in termini di costi iniziali di avvio che di costi di manutenzione, ad altri dispositivi di monitoraggio meteorologico consolidati. Theisen conclude: “Se stai parlando di sostituire due o tre di questi sensori economici rispetto alla manutenzione e alla calibrazione di un sensore da $ 1.000 ogni anno, è un forte vantaggio in termini di costi da considerare”.
Questo sensore di indice UV stampato in 3D utilizzava una copertura in plastica ricavata da un vassoio per il congelatore. La colla si era ingiallita alla fine dell’esperimento. Foto via Argonne National Lab.
Ulteriori dettagli dello studio possono essere trovati nel documento intitolato ” Più scienza con meno: valutazione di una stazione meteorologica stampata in 3D “. È coautore di Adam Theisen et al.
Questa non è certamente la prima istanza di stampa 3D utilizzata nello sviluppo di dispositivi di monitoraggio ecologico. All’inizio di quest’anno, l’Istituto nazionale di ricerca francese per lo sviluppo ha sviluppato un sensore di inquinamento dell’acqua per la natura selvaggia utilizzando la tecnologia di stampa 3D SLA di Formlabs . L’obiettivo principale di questo progetto era produrre un dispositivo “a basso costo” per scopi di monitoraggio ambientale. Il team aveva deciso di stampare in 3D poiché desiderava produrre un prototipo del sensore di facile utilizzo con strumenti disponibili in commercio.
Altrove, i ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory hanno recentemente stampato in 3D un primo muro intelligente chiamato “EMPOWER” , che offre funzionalità di monitoraggio meteorologico. Costruito per evidenziare la stampa 3D e progettato per uso interno, EMPOWER combina la produzione additiva in calcestruzzo e l’elettronica integrata per fungere da sistema di raffreddamento di una stanza.
