法國國家發(fā)展研究院（IRD）使用Formlabs的立體光刻（SLA）3D打印技術(shù)開發(fā)了一種用于野外的水污染傳感器。IRD是一個公共多學(xué)科組織，在高等教育，研究與創(chuàng)新部以及歐洲和外交事務(wù)部的監(jiān)督下運作。它參與了五十多個國家的環(huán)境和地緣政治可持續(xù)發(fā)展。

該項目的主要目標(biāo)是生產(chǎn)用于環(huán)境監(jiān)測的“低成本”設(shè)備。該團隊決定使用3D打印技術(shù)，因為他們想使用市場上可買到的工具制造一種用戶友好的傳感器原型。通過使用實用的設(shè)備，野外的非專業(yè)人員可以測試水域和收集污染數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建一個真正的全民觀察網(wǎng)絡(luò)。

環(huán)境探針的設(shè)計。圖片來自IRD。

裝置的設(shè)計和結(jié)構(gòu)

該團隊設(shè)想了一種可以用作封裝在防水外殼中的電子探針的設(shè)備。選擇設(shè)計方案是為了實現(xiàn)隔離水中污染物（尤其是汞）的核心目標(biāo)。該設(shè)備的目的在于促進采樣，使從“專家”觀察網(wǎng)絡(luò)過渡到參與性觀察網(wǎng)絡(luò)成為可能。有效地導(dǎo)致了更多本地居民參與收集來自不同水域的分散數(shù)據(jù)。“電子傳感器系統(tǒng)將水中的汞分離并濃縮在小板上，然后將其發(fā)送到分析實驗室。機械基礎(chǔ)設(shè)施可保護這些電子元件免受水侵害。” IRD小組成員，汞循環(huán)專家和研究人員David Point說。

SLA還是FDM 3D打印技術(shù)？

該團隊最初在構(gòu)建機械基礎(chǔ)設(shè)施的過程中最初使用熔融沉積建模（FDM）。但是，事實證明這主要是由于水密性而導(dǎo)致的無效–探針無法抵抗水下壓力。一旦裝置到達200米以上的深度，微真空的形成就成為一個主要問題。根據(jù)IRD的咨詢工程師Anthony Gautier的說法，缺乏水密性意味著該團隊“在可靠性方面存在問題-四分之三的部件不起作用”。

面對這些挑戰(zhàn)，團隊選擇了Formlabs的SLA 3D打印設(shè)備。使用標(biāo)準(zhǔn)樹脂，韌性樹脂和柔性樹脂執(zhí)行了許多測試，并嘗試了合成水，海水和天然水?！斑@些材料在這些測試中表現(xiàn)非常出色?！?Gautier補充說。 “我們最終決定使用幾種類型的樹脂：必須承受沖擊的主體以耐用的樹脂印刷，而副殼體則以標(biāo)準(zhǔn)的樹脂以更高的分辨率印刷?！?/span>

水污染傳感器的現(xiàn)場測試模型。圖片來自Formlabs。

從實驗室到現(xiàn)場

新原型符合所有IRD原始規(guī)范，因此可以進行現(xiàn)場測試，包括帶有化學(xué)傳感器的防水探頭，藍牙模塊，電子組件和電源電池。 Formlabs的技術(shù)能力在一定程度上使法國稅務(wù)局贏得了由從事水資源保護的法國公司SUEZ發(fā)起的一系列名為“代理水資源”的項目。

Formlabs和IRD現(xiàn)在正在努力創(chuàng)建15個探針副本，很快將被用戶使用。他們還致力于尋找一種同時打印更多零件并簡化后處理的方法。潛在的是，下一個型號可能會使用彈性樹脂，因為它具有與硅樹脂相似的特性，并且可以減少水下的振動。

3D打印環(huán)境解決方案

在水污染方面，總部位于新加坡的新興公司Nano Sun也出于環(huán)境原因也利用了3D打印。該公司最近使用3D打印來生產(chǎn)能夠去除水污染物的濾膜。該膜主要針對希望從廢水中去除污染物的工業(yè)企業(yè)。

在韋爾瓦大學(xué)的其他地方，研究人員用3D打印了一種螺旋形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠從飲用水中去除消毒副產(chǎn)物（DBP）。考慮到水的生命力，這種通過增材制造可行的進步是至關(guān)重要的，因為它們改善了水的處理能力。

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