Установленные по всей Земле метеостанции, состоящие из приборов и датчиков, отслеживают показатели, которые формируют наши местные прогнозы погоды. Эти системы не просто погодные мониторы, они также являются мощным инструментом для исследований в областях от сельского хозяйства до производства возобновляемой энергии.
Коммерческие метеостанции могут стоить тысячи долларов, что ограничивает как их доступность, так и объем климатических данных, которые могут быть собраны. Но появление 3D-печати и дешевых датчиков позволило построить метеостанцию за несколько сотен долларов. Могут ли эти недорогие костюмное версии работать так же хорошо, как их более дорогие аналоги?
Ответ — да — до определенного момента, по словам исследователей, которые протестировали метеостанцию, напечатанную на 3D-принтере, в Оклахоме. Адам К. Тайзен, специалист по атмосфере и Земле из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), возглавил проект, в ходе которого в течение восьми месяцев сравнивали печатную станцию со станцией коммерческого уровня, чтобы убедиться, насколько она точна и насколько хорошо она противостояла стихии.
В трехмерной печати цифровые модели используются для создания физических объектов на лету. Его невысокая стоимость и возможность печатать детали в любом месте, могли бы помочь увеличить количество этих станций, помогая осуществлять сбор данных в отдаленных районах и обучать будущих исследователей.
Команда из Университета Оклахомы следовала указаниям и схемам с открытым исходным кодом, разработанным в рамках инициативы 3D-Printed Automatic Weather Station (3D-PAWS) при Университетской корпорации атмосферных исследований, чтобы напечатать более 100 частей метеостанции. Вместо использования полимолочной кислоты , которая чаще используется в 3D-печати, они обратились к акрилонитрилстиролакрилату, типу пластиковой нити, которая считается более прочной на открытом воздухе. В сочетании с недорогими датчиками детали, напечатанные на 3D-принтере, создают основу для этих новых систем, которые в ходе предыдущих экспериментов инициатива 3D-PAWS установила как перспективные.
Хотя система, напечатанная на 3D-принтере, начала показывать признаки неисправности примерно через пять месяцев после начала эксперимента — датчик относительной влажности подвергся коррозии и вышел из строя, а некоторые детали в конечном итоге вышли из строя или сломались — ее измерения были на одном уровне с показателями на станции коммерческого класса в Oklahoma Mesonet.
В ходе эксперимента недорогие датчики точно измеряли температуру, давление, дождь, УФ-излучение и относительную влажность. За исключением пары инструментов, пластик выдерживал погоду в Оклахоме с середины августа 2018 года до середины апреля следующего года, в период, когда наблюдались сильные ливни, снег и температуры от 14 до 104°F (- От 10 до 40°C). Анемометр, напечатанный на 3D-принтере, который измеряет скорость ветра, не работал так же хорошо, но его можно частично улучшить за счет лучшего качества печати.
Проект, которым руководили студенты из Университета Оклахомы, подтвердил как точность 3D-печатной метеостанции, так и ее ценность как образовательного инструмента.
