3D-gedruckte Dehnungssensoren mit Filaflex Conductive: Ein Durchbruch für maritime Anwendungen
3D-gedruckte Dehnungssensoren mit Filaflex Conductive: Ein Durchbruch für die maritime Überwachung
Entdecken Sie, wie ein Forscherteam einen vollständig in 3D gedruckten, flexiblen Dehnungssensor mit Filaflex Conductive TPU-Filament entwickelt hat – eine Innovation, die mechanische Haltbarkeit, einfaches Design und Vor-Ort-Herstellung für die strukturelle Überwachung in maritimen Umgebungen vereint.
Ein-Schritt-3D-Druck mit leitfähigem TPU
Entwickelt an der Universität West-Attika, besteht dieser smarte Dehnungssensor aus einem monolithischen Körper, der in einem einzigen Schritt mit FDM-Technologie gedruckt wird. Er kombiniert eine PLA-Trägerstruktur mit einer piezoresistiven Schicht aus Filaflex Conductive TPU, angereichert mit Ruß (ca. 10 % w/w).
Der elektrische Widerstand des leitfähigen Elements ändert sich unter mechanischer Belastung, was ihn ideal für die Echtzeitüberwachung mechanischer Spannungen macht. Der Sensor wird vollständig mit integrierten Lötpads gedruckt – ohne Nachbearbeitung oder manuelle Montage.
Warum Filaflex Conductive TPU ein Gamechanger ist
Im Vergleich zu mit CNT angereichertem PLA bietet dieses neue Design klare technische Vorteile, dank der Elastizität und Flexibilität von TPU:
- Erweiterter Messbereich: Misst Dehnungen bis zu
5 mm– neunmal mehr als frühere PLA-Sensoren. - Geringere Hysterese: Durchschnittlich
15,9 %gegenüber46 %bei CNT-basierten Materialien – für bessere Wiederholbarkeit. - Hohe Haltbarkeit: Widersteht wiederholten Belastungszyklen mit stabiler elektrischer Leistung.
- Einfache Integration: Integrierte Lötpads ermöglichen eine schnelle Verbindung mit Überwachungselektronik.
Diese Vorteile beruhen auf der Fähigkeit von Filaflex Conductive, sich elastisch zu verformen, ohne das interne leitfähige Netzwerk zu beschädigen – für eine stabile Signalübertragung.
Zuverlässige Leistung bei zyklischer Belastung
Das Team validierte die Stabilität des Sensors unter 20 aufeinanderfolgenden Belastungszyklen (0–3 mm). Filaflex Conductive zeigte minimale Drift und ausgezeichnete Wiederholbarkeit – ideal für langfristige Strukturüberwachung.
Perfekt für maritime und entfernte Anwendungen
Der Sensor wurde mit einem Desktop-3D-Drucker (Ultimaker S3) gefertigt und kann direkt an Bord oder in abgelegenen Bereichen hergestellt werden. Das spart Logistik, senkt Lagerbestände und reduziert den ökologischen Fußabdruck.
Durch eine thermische Nachbehandlung wurde das Polymer von amorph zu teilkristallin umgewandelt. Dies reduzierte den Basiswiderstand und verbesserte die Hysterese weiter – ideal für reale Anwendungen.
3D-Druck mit Filaflex Conductive TPU
Der Sensor wurde mit optimierten Parametern für gleichmäßige Extrusion, starke Schichthaftung und elektrische Stabilität gedruckt. Träger- und Sensorschicht wurden in einem einzigen FDM-Durchlauf produziert.
Fazit
Dieser 3D-gedruckte Sensor zeigt, wie flexible und leitfähige Materialien wie Filaflex TPU für smarte, robuste und lokal produzierbare Elektronik eingesetzt werden können. Sein Erfolg im maritimen Bereich unterstreicht das wachsende Potenzial von leitfähigen Filamenttechnologien für reale Anwendungen.
Ob Ingenieur, Forscher oder Maker – Filaflex Conductive TPU eröffnet neue Möglichkeiten für Innovationen in der Strukturüberwachung oder bei Wearables.
Quelle & Danksagung
Pagonis, D.N., Stavros, A., Iakovidis, I., Dimitrellou, S., Kaltsas, G. (2025). A 3D Printed Strain Sensor Employing Conductive TPU for Marine Applications. EUROSENSORS 2025. Universität West-Attika.
Verwendetes Filament: Filaflex Conductive – Recreus Industries S.L.
Gefördert durch die Universität West-Attika (Projekt: 80713)
