Lebih banyak Sains dengan lebih sedikit uang

Pemasangan awal stasiun cuaca cetak 3D di lapangan. Kredit: Laboratorium Nasional Argonne

Sistem pengawasan yang bagus dengan komponen cetak 3D dan sensor berbiaya rendah mungkin tidak bertahan selama sistem komersial, tetapi bisa juga akurat, demikian temuan para peneliti.

Di seluruh Amerika Serikat, stasiun cuaca yang terdiri dari instrumen dan sensor memantau kondisi yang menghasilkan prakiraan lokal kami, seperti suhu udara, kecepatan angin, dan curah hujan. Sistem ini bukan hanya pemantau iklim, tetapi juga merupakan alat yang ampuh untuk penelitian tentang topik dari pertanian hingga pembangkit energi terbarukan.

Stasiun cuaca komersial dapat menghabiskan biaya ribuan dolar, membatasi ketersediaannya dan dengan demikian jumlah data cuaca yang dapat dikumpulkan. Tetapi munculnya pencetakan 3D dan sensor berbiaya rendah telah memungkinkan kami membangun stasiun cuaca dengan biaya beberapa ratus dolar. Mungkinkah versi murah buatan sendiri ini dan bahkan kerabat mereka yang lebih mahal?

“Saya tidak menyangka stasiun ini berkinerja sebaik itu. Meskipun komponennya mulai menurun, hasilnya menunjukkan bahwa jenis stasiun cuaca ini mungkin layak untuk kampanye yang lebih pendek.” – Adam Theisen, Ilmuwan Atmosfer Argonne dan Bumi

Jawabannya adalah ya – sampai titik tertentu, menurut para peneliti, yang telah menguji stasiun cuaca cetak 3D di Oklahoma. Adam K. Theisen, seorang ilmuwan atmosfer dan Bumi di Laboratorium Argon Nasional Departemen Energi AS (DOE), memimpin proyek, yang membandingkan stasiun yang dicetak dengan kualitas komersial selama delapan bulan untuk melihat apakah itu akurat dan seberapa baik itu dapat bertahan terhadap elemen.

Pencetakan tiga dimensi menggunakan model digital untuk menghasilkan objek fisik dengan cepat. Biaya rendah dan kemampuannya untuk mencetak komponen tempat Anda dapat menyeret printer dapat membantu menambah jumlah stasiun ini, membantu membawa pengumpulan data ke daerah terpencil dan mendidik peneliti masa depan.

Sebuah tim dari University of Oklahoma mengikuti pedoman dan rencana open source yang dikembangkan oleh 3D Printed Automatic Weather Station Initiative (3D-PAWS) di University Corporation for Atmospheric Research untuk mencetak lebih dari 100 bagian Stasiun cuaca. Alih-alih menggunakan polylactic asam, paling umum digunakan dalam pencetakan 3D, terbuat dari akrilonitril stirena akrilat, sejenis filamen plastik yang dianggap lebih tahan lama di udara terbuka. Ditambah dengan sensor berbiaya rendah, komponen cetak 3D menjadi dasar untuk sistem baru ini, yang telah ditetapkan oleh inisiatif 3D-PAWS seperti yang dijanjikan dalam eksperimen sebelumnya.

“Untuk mendapatkan adopsi yang lebih luas, Anda harus melalui studi verifikasi dan validasi seperti ini,” kata Theisen.

Sementara sistem cetak 3D mulai menunjukkan tanda-tanda masalah sekitar lima bulan setelah percobaan – sensor kelembapan relatif terkorosi dan gagal, dan beberapa bagian akhirnya rusak atau rusak – pengukurannya setara dengan itu. dari stasiun kualitas komersial di Oklahoma Mesonet, jaringan yang dirancang dan diterapkan oleh para ilmuwan di Universitas Oklahoma dan Universitas Negeri Oklahoma.

“Saya tidak menyangka stasiun ini bekerja sebaik itu,” kata Theisen. “Bahkan jika komponen mulai menurun, hasilnya menunjukkan bahwa jenis stasiun cuaca ini mungkin layak untuk kampanye yang lebih pendek.”

Theisen, yang berbasis di University of Oklahoma saat penelitian dimulai, terus memantau upaya tersebut setelah bergabung dengan Argonne.

Dalam percobaan tersebut, sensor berbiaya rendah secara akurat mengukur suhu, tekanan, hujan, sinar UV, dan kelembaban relatif. Dengan pengecualian beberapa instrumen, bahan plastik menopang iklim di Oklahoma dari pertengahan Agustus 2018 hingga pertengahan April tahun berikutnya, suatu periode di mana hujan lebat, salju, dan badai suhu berlalu. dari 14 hingga 104 ° F (-10 hingga 40 ° C). Anemometer cetak 3D, yang mengukur kecepatan angin, tidak bekerja dengan baik, tetapi dapat ditingkatkan sebagian dengan kualitas cetak yang lebih baik.

Proyek, yang dipimpin oleh mahasiswa di University of Oklahoma, mengkonfirmasi keduanya presisi stasiun cuaca cetak 3D dan nilainya sebagai alat instruksional.

“Siswa telah mempelajari serangkaian keterampilan yang tidak akan mereka ambil di kelas,” kata Theisen. “Mereka mengembangkan proposal, mereka merancang bingkai, dan mereka melakukan sebagian besar pencetakan dan benang.”

Kemampuan untuk mencetak komponen khusus dapat membuat stasiun cuaca lebih dapat digunakan di daerah terpencil sehingga suku cadang dapat diproduksi segera setelah diperlukan. Dan bahkan jika sensor yang lebih mahal rusak setelah beberapa bulan, perhitungannya masih berfungsi dengan anggaran rendah.

“Jika Anda berbicara tentang mengganti dua atau tiga sensor ini dengan biaya rendah versus memelihara dan mengkalibrasi sensor $ 1.000 setiap tahun, ada manfaat biaya yang kuat untuk dipertimbangkan,” kata Theisen.

Studi yang didanai oleh Cooperative Institute of Mesoscale Meteorological Studies di University of Oklahoma itu diterbitkan dalam jurnal. Teknik Pengukuran Atmosfer, 4 September 2020.

Referensi: “Lebih Banyak Sains dengan Lebih Sedikit: Mengevaluasi Stasiun Cuaca Cetak 3D” oleh Adam Theisen, Max Ungar, Bryan Sheridan, dan Bradley G. Illston, 4 September 2020, Teknik Pengukuran Atmosfer.
DOI: 10.5194 / amt-13-4699-2020

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.