个性化形式的传感器对于自动化技术中的任务很有趣，因为它们可以灵活地用于各种应用。电感式接近传感器采用圆柱形金属外壳，其中线圈、电路板和插头以固定配置安装 - 具有固定几何形状的标准组件。

在自动化技术中，电感式接近传感器被大量用于金属物体的非接触式检测。在工业应用中，他们不仅可以记录组件的接近程度，还可以记录它所在的距离。

然而，由于外壳的形状，直到现在还没有开发出用于集成在特定环境中的电感式接近传感器——例如机械臂抓手。

任何形状的外壳

因此出现了一个问题：为什么不用塑料打印传感器外壳，使其可以制成任何形状？这正是弗劳恩霍夫制造工程与自动化 IPA 研究所增材生产中心的一个研究团队现在所取得的成就。该团队得到了塑料加工机械制造商 ARBURG GmbH & Co. KG 以及传感器和自动化专家 Balluff GmbH 的同事的支持。

传感器外壳需要具有高介电强度和阻燃性能的塑料。专家们选择了半结晶塑料聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)，它被用作生产电子外壳的标准注塑材料。然而，这种类型的材料尚未用于 3D 打印，因此需要具有开创性的工作。

不同生产阶段定制传感器的演示模型：CAD 概念（左上）、电子元件集成后（右上）和完成的演示模型（下）。（图片：弗劳恩霍夫制造工程与自动化研究所）

3D 打印中的导体轨道

塑料以颗粒形式送入“freeformer”，这是 ARBURG 的工业增材制造系统，该系统使用带有特殊塑化螺杆的材料制备单元。在熔化标准颗粒后，不使用模具的自由成型过程如下：高频喷嘴闭合释放微小的塑料液滴，可以在可移动部件载体的帮助下精确定位。

通过这种方式，freeformer 逐层创建了带有空腔的 3D 组件，可以在打印过程中将组件插入其中。为了实现这一点，freeformer 会自动中断每一层的流程，以便可以非常精确地集成线圈、电路板和插头。在一个单独的过程中，然后使用分配器在外壳内生产银导体轨道。为了完成这个过程，所需要做的就是套印空腔，然后将它们装入聚氨酯中。

该团队以这种方式制作了 30 多个定制传感器的演示模型，然后按照他们的步骤进行测试：组件必须能够承受温度变化和振动，必须防水并通过电绝缘测试。通过优化设计和制造过程，最终成功完成了测试。

增材制造组件中的电子功能集成研究项目持续了 18 个月。在 Fraunhofer IPA 领导该项目的 Stefan Pfeffer 目前正与 ARBURG（阿博格）合作，研究未来如何使用导电塑料来开拓其他应用领域。