瑞士研发带传感器的3D打印仿生水果，监测其新鲜度

瑞士研发带传感器的3D打印仿生水果，监测其新鲜度

据3D造云打印公众号3月5日消息，瑞士研究人员用 3D 打印技术生产了一系列安装有温度传感器的复制水果。借助这些 3D 打印果实，超市、蔬菜水果商以及其他大量运输和储存水果的公司将能更好地确定其产品的质量，依据则是一个准确得多的热量读数。

目前，用于记录大量水果的温度的方法相对不精确，因此很难确定多长距离的运输或多长时间的储存可能会影响装运的新鲜度。在水果箱的壁上安装传感器可以测量空气温度，但这不是非常可靠，因为水果的内部仍然可能会太热。另一种办法是将温度计插入果肉中，读出其内部温度。但这个方法也不理想，因为既非常耗时，也很片面，因为处于不同位置的水果温度是不一样的。

为了解决这个难题，来自瑞士联邦材料科学和技术实验室（ EMPA ）的科学家团队用 3D 打印模拟了一个平均水果的物理特性。这使得他们巧妙的新传感器能像一个真实的水果一样对相同的环境条件作出完全相同的反应，传感器因此可以提供水果内部温度的精确变化信息。

他们的方法是对一定数量的特定类型水果照X光，然后根据X射线，用一个计算机算法来创建水果的平均形状和质地。根据这个虚拟 3D 模型，科学家用水、碳水化合物和聚苯乙烯的混合物打印出一个物理复制品。之所以使用这种混合物材料是因为它能高度精准地模仿果肉。

据项目负责人 Thijs Defraeye 博士说，初步结果非常好。“我们详细分析了 EMPA 制冷室中的传感器，所有的测试都是成功的，”他声称。该项目的最终目的是创建足够多的 3D 打印传感器来覆盖各种不同的水果。“我们正在为每种类型的水果，甚至为不同的品种开发单独的传感器。到目前为止，我们已经为 Braeburn 和 Jonagold 品种的苹果、经典的 Cavendish 香蕉、肯特芒果和橙子生产出单独的传感器，” Defraeye 说。

目前， EMPA 团队正在寻找潜在的工业合作伙伴来大规模生产这些传感器。每个传感器的价格将大约为 50 瑞士法郎（$  50 ）。

近几年，传感器家族中出现了一类“非主流”新生儿，它们有个共同特点，那就是诞生于3D打印机。尽管现在这种传感器还居少数，但随着越来越多从业者将目光投向3D打印技术，“非主流”有望变成主流。下面让我们一起来看2017年惊艳业界的6款3D打印传感器。

2017年3月，美国加州大学洛杉矶分校的科研人员在一个新项目中综合运用机器学习与3D打印技术，开发出一款3D打印原型探测器，其中含有一个可自我调整的传感器。该设备能提供一种更有效的微小物质检测新方法，用于检测病毒、癌症生物标志物、蛋白质等，进而改善严重感染和疾病的诊疗。

传感器的读取器由4种不同颜色的LED、一个相机和一个塑料外壳组成。由于塑料外壳采用了3D打印技术，因此原型造价很便宜，而且十分耐用，此外还能根据不同情况进行定制化设计。

3月，瑞士科研人员生产了一系列具有水果外形的3D打印温度传感器。利用这些“果实”，水果商以及运输公司可以依据更精准的热量读数监测产品质量。3D打印成功模拟了水果的物理特性，使传感器能像真正的水果那样对环境条件作出相同反应，进而提供水果内部温度变化的准确信息。

这种仿真水果由水、碳水化合物、聚苯乙烯等组成，经过3D打印机处理，它们的混合物与果肉非常相似。目前，开发者正在丰富传感器的种类，甚至计划为单种水果开发专用传感器，同时也在寻找工业合作伙伴，推动这一发明走向商用。

5月，美国明尼苏达大学研发出一种可直接3D打印在人手上的硅胶压力传感器，进而增强人的触感，潜在用户包括医生、士兵、烧伤者等。该装置可以探测压力大小，甚至能够测量脉冲，加速仿生人的研究。

3D打印的柔性硅胶材料使得那些配备该传感器的设备可以直接应用于人类皮肤表面。具体打印部位则要根据3D扫描用户手部轮廓来确定。目前，科研人员正在试图克服该技术的最大障碍之一，即人手抖动问题。通过增强3D打印机性能，该技术有望走出实验室，走向实际使用场景。

5月，沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学开发出一种价格低廉且环保的一次性3D打印无线传感器，成本不足一美元。其具体生产方法是3D打印包围微电子电路板的立方体，再将检测火和气体的传感器喷墨打印在立方体墙壁上。3D打印与喷墨打印的结合使生产速度大大加快，用时明显减少。

低成本、高效率等优势使大规模生产成为可能，如果该应用成功落地，便能大面积部署于火灾高发的林区，进行火情监察与预警。此外，它还可以为工厂提供有害气体泄漏等警报。

7月，美国加州大学伯克利分校研发出一款耳戴式红外线体温传感器，能够精确、实时测量佩戴者的核心身体温度，密切监测用户身体状况。发明者以柔性聚氨酯为原材料，3D打印出适合用户耳形的基板，再在其上整合用于液态金属互连的微通道，最后将液态金属注入微通道，并将其它部件插入微通道槽中，完成组装。

3D打印帮助设备实现了可定制化，从而让用户获得更加个性化的医疗保健服务。此外，通过可穿戴设备监测人体核心温度来进行初步医疗筛检试验，进而达到个性化医疗保健的目的，这不失为医疗行业的一个重大进步。

8月，美国亚利桑那大学的认证初创公司Lunewave展示了一款3D打印透镜传感器，有望以更低价格取代昂贵的传统天线。这种透镜传感器能为汽车提供360度视角，或成为自动驾驶技术的重要推动力量。

该产品运用的具体3D打印技术是聚合物喷射，将电磁晶体植入到透镜结构中。设计者之所以选用该方法，是看中了其低成本、可定制的优点。低成本可以让车商淘汰昂贵的传统传感器，节省生产成本，让更多低端车型获得智能感应能力。而可定制则让传感器的操作频率和带宽得以符合用户的具体需求。