3D打印機和傳感器背后的技術在過去幾年中分別經歷了可觀的增長和進步。但隨著這兩種技術的整合，創造出優勢的同時，要面臨的挑戰也不少。

　　傳感器3D打印概述

　　在過去的幾年中，增材制造（AM）（通常稱為3D打印）已經改變了許多工業和學術應用。相比于傳統的制造工藝，通過使用該技術，用戶能夠以更快的速度生產幾何形狀復雜的零件。

　　當用于傳感器的制造時，3D打印具有多個優點，包括較低的成本，快速的制造速度和高精度。除了具有固有地打印整個傳感器的功能外，還可以在制造過程中的任何時候開始或停止3D打印，從而使用戶可以輕松地將傳感器嵌入到已打印的結構中。

　　3D打印傳感器的優勢

　　3D打印機的成功之處在于其傳感器的多重優勢以及其增材制造和容納制造，這提供了獨特的傳感器創建范圍。3D打印傳感器顯示了3D打印技術的廣泛勝利——打印足夠的傳感器的能力擴大了更多的傳感器可用性及應用范圍。

　　首先，使用3D打印機創建傳感器的先天優勢是，它能夠通過連接到標準設備，與標準設備一起印刷，生產。在接口板或萬用表的標準結構中集成傳感器，消除了對額外成本和資源的需求。

　　其次，3D打印機創建傳感器更快。

　　大型公司通常使用3D打印來創建原型。當3D打印機在產品最終制造之前構建原型時，該過程稱為快速原型制作。這包括使用三維計算機設計快速實現對象的比例模型或物理零件集合的一組技術。此外，3D打印機還可以直接從一個來源生成多功能的對象和設備，從而有效地節省了時間，減少了材料浪費并減少了過多的機械使用。有一些具有成本效益的3D打印機可以使此過程更容易實現，進而，這種可訪問性也有機會使3D打印傳感器的應用范圍更廣。

　　還有，如果企業可以應用3D打印技術，尤其是在傳感器等設備上，則可以提供創造性的選項來定制公司產品。隨著3D打印機的生產能力的擴展和其技術的日益普及，對打印技術和材料的需求也不斷增加，這些材料和材料可以打印諸如電子傳感器之類的實用且有用的設備。

　　最后，如果公司開始在其產品中生產嵌入式傳感器，則他們可以系統且有效地獲取客戶反饋。例如，傳感器可以檢測人們對其產品的切實互動。因此，這些傳感器可以監視和破譯客戶的滿意或不滿意。3D打印傳感器還易于連接，不需要任何復雜的電路，因此這些3D打印傳感器可以被現有的開源設備查看，可以實現通過傳感器與與客戶互動。

　　3D打印傳感器的類型及發展情況

　　3D打印技術已成功集成到多種類型的傳感器的設計，開發和制造中，包括力，應變，壓力，觸覺，位移，電磁，腦電圖（EEG），聲學，光學，超聲和生物傳感器。

　　力傳感器

　　力傳感器通過測量作為內部結構元素的撓曲的位移或應變并將這些施加的力轉換為可測量的電信號來發揮作用。力傳感器通常由三部分組成：彎曲，傳感器及其包裝。

　　由于力傳感器必須能夠感測多個方向的扭矩，因此這些設備的傳統制造經常需要將多個傳統傳感器耦合在一起的復雜結構。

　　結果，通用商業力傳感器要么非常笨重，要么實用性有限。通過3D打印技術生產的力傳感器價格便宜，易于定制，并且可以以更快的速度生產。

　　實際上，3D打印使用戶可以為特殊應用（例如醫療設備，汽車部件，樂器，機器人和計算機輸入設備）定制力傳感器的配置。

　　光學傳感器

　　將3D打印技術結合到光學傳感器生產中的主要優勢之一是能夠將這些傳感器的所有組件（例如鏡子和透鏡）減少到一個簡單的打印樣本中。

　　最近的一項研究發現，3D打印技術成功地創建了一種輕巧且便宜的光纖振動傳感器，該傳感器專門設計用于大功率電機。在他們的工作中，傳感機制是通過一個刀片來實現的，該刀片已連接到可彎曲的薄膜上，該葉片可調節光強度。

　　腦電傳感器

　　腦電圖（EEG）是神經科醫生用來評估患者大腦電活動的有價值的診斷工具。EEG技術的最新進展已使這項關鍵技術以支持癲癇診斷和中風康復的可穿戴設備的形式在臨床環境之外使用。

　　盡管取得了這一進展，但可穿戴式EEG暴露于濕氣中仍會被破壞，并且還具有其他局限性，例如刺激皮膚的侵入性電極和長期穩定性差。

　　為了克服這些挑戰并提高傳感器性能，曼徹斯特大學最近開展的工作發現3D打印機可以成功制造出本底噪聲較高的干式EEG電極，并且也不需要使用導電膠。

　　與標準濕式電極相比，這些科學家進行的工作發現，他們的3D打印電極生產成本低廉，并且可以輕松進行優化以滿足每個用戶的需求。

　　未來的挑戰

　　3D打印傳感器只是通過3D打印技術輕松創建的眾多復雜設備中的一部分。盡管3D打印傳感器領域前景大好，但該行業內仍然存在著巨大的挑戰，并限制了未來的傳感器生產。

　　各種類型的材料可以用于不同的3D打印方法。但是，每種3D打印技術顯然都限制了可用于制造給定傳感器的材料類型。不幸的是，即將研究出理想的打印方法，但與各種特定材料不兼容，也會直接限制打印傳感器的性能和可靠性。

　　除了可用的材料外，還缺乏有關3D打印傳感器的耐用性和整個生命周期的信息。盡管這一挑戰很大程度上歸因于這些傳感器的新穎性，但未來的工作必須考慮每個生產步驟如何有助于縮短打印傳感器的使用壽命。3D打印在傳感器生命周期中的作用還將決定該技術是否有助于增加還是解決電子廢物。