Stasiun cuaca cetak 3D dapat memungkinkan lebih banyak sains dengan lebih sedikit uang

Stasiun cuaca cetak 3D dapat memungkinkan lebih banyak sains dengan lebih sedikit uang


Newswise – 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 cuaca, tetapi juga merupakan alat yang ampuh untuk penelitian tentang topik mulai dari pertanian hingga pembangkit energi terbarukan.

Stasiun cuaca komersial dapat menghabiskan biaya ribuan dolar, membatasi ketersediaannya dan dengan demikian jumlah data iklim yang dapat dikumpulkan. Tetapi munculnya pencetakan 3D dan sensor berbiaya rendah telah memungkinkan untuk membangun stasiun cuaca dengan biaya beberapa ratus dolar. Bisakah versi yang murah dan dikembangkan sendiri ini bekerja sebaik versi mereka yang lebih mahal?

“Saya tidak menyangka stasiun ini akan bekerja sebaik itu. Meskipun komponen mulai menurun, hasilnya menunjukkan bahwa jenis stasiun cuaca ini dapat digunakan untuk kampanye yang lebih pendek. ” – Adam Theisen, ilmuwan atmosfer dan Bumi Argonne

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

Pencetakan tiga dimensi menggunakan model digital untuk menghasilkan objek fisik dengan cepat. Biayanya yang rendah dan kemampuan untuk mencetak suku cadang di mana pun Anda dapat membawa printer dapat membantu memperluas jumlah stasiun ini, membantu membawa pengumpulan data ke daerah terpencil dan mendidik para peneliti masa depan.

Sebuah tim di University of Oklahoma mengikuti panduan dan rencana sumber terbuka yang dikembangkan oleh Inisiatif 3D-Printed Automatic Weather Station (3D-PAWS) di University Corporation for Atmospheric Research untuk mencetak lebih dari 100 bagian stasiun cuaca. Alih-alih menggunakan asam polylactic, yang lebih umum digunakan dalam pencetakan 3D, mereka beralih ke acrylonitrile styrene acrylate, sejenis filamen plastik yang dianggap lebih tahan lama di luar ruangan. Ditambah dengan sensor berbiaya rendah, komponen cetak 3D memberikan dasar untuk sistem baru ini, yang menurut Inisiatif 3D-PAWS menjanjikan dalam eksperimen sebelumnya.

“Agar adopsi ini lebih luas, 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 kelembaban relatif berkarat dan gagal, dan beberapa bagian akhirnya rusak atau rusak – pengukurannya setara dengan yang dari stasiun kelas komersial di Oklahoma Mesonet, jaringan yang dirancang dan diterapkan oleh para ilmuwan di Universitas Oklahoma dan di Universitas Negeri Oklahoma.

“Saya tidak menyangka stasiun ini akan bekerja sebaik itu,” kata Theisen. “Meskipun komponen mulai menurun, hasilnya menunjukkan bahwa jenis stasiun cuaca ini dapat digunakan untuk kampanye yang lebih pendek.”

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

Dalam percobaan tersebut, sensor berbiaya rendah secara akurat mengukur suhu, tekanan, hujan, UV, dan kelembaban relatif. Dengan pengecualian beberapa instrumen, bahan plastik yang tertahan di cuaca Oklahoma dari pertengahan Agustus 2018 hingga pertengahan April tahun berikutnya, periode yang melihat hujan badai yang kuat, salju, dan suhu mulai dari 14 hingga 104 ° F (- 10 sampai 40 ° C). Anemometer cetak 3D, yang mengukur kecepatan angin, tidak berfungsi dengan baik, tetapi dapat ditingkatkan sebagian dengan kualitas pencetakan yang lebih baik.

Proyek, yang dipimpin oleh mahasiswa sarjana di University of Oklahoma, mengkonfirmasi keakuratan stasiun cuaca cetak 3D dan nilainya sebagai alat pendidikan.

“Para siswa mempelajari keahlian yang tidak akan mereka dapatkan di kelas,” kata Theisen. “Mereka mengembangkan proposal, mendesain bingkai, dan melakukan sebagian besar pencetakan dan pemasangan kabel.”

Kemampuan untuk mencetak komponen khusus dapat membuat stasiun cuaca lebih memungkinkan di daerah terpencil karena suku cadang pengganti dapat langsung dibuat saat diperlukan. Dan bahkan jika sensor yang lebih murah rusak setelah beberapa bulan, perhitungannya masih berhasil dengan anggaran rendah.

“Jika Anda berbicara tentang mengganti dua atau tiga dari sensor murah ini versus memelihara dan mengkalibrasi sensor $ 1.000 setiap tahun, itu adalah keuntungan biaya yang kuat untuk dipertimbangkan,” kata Theisen.

Studi yang didanai oleh Cooperative Institute of Mesoscale Meteorological Studies di University of Oklahoma ini diterbitkan dalam jurnal Atmospheric Measurement Techniques, 4 September 2020.

Laboratorium Nasional Argonne mencari solusi untuk menekan masalah nasional dalam ilmu pengetahuan dan teknologi. Laboratorium nasional pertama bangsa, Argonne melakukan penelitian ilmiah dasar dan terapan terdepan di hampir setiap disiplin ilmu. Peneliti Argonne bekerja erat dengan para peneliti dari ratusan perusahaan, universitas, dan federal, negara bagian dan badan kota untuk membantu mereka memecahkan masalah khusus mereka, memajukan kepemimpinan ilmiah Amerika dan mempersiapkan bangsa untuk masa depan yang lebih baik. Dengan karyawan dari lebih dari 60 negara, Argonne dikelola oleh UChicago Argonne, LLC untuk Kantor Ilmu Pengetahuan Departemen Energi AS.

Kantor Ilmu Pengetahuan Departemen Energi AS adalah pendukung terbesar penelitian dasar dalam ilmu fisika di Amerika Serikat dan sedang berupaya untuk mengatasi beberapa tantangan paling mendesak di zaman kita. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi https://energy.gov/science.


Diposting Oleh : http://54.248.59.145/

About the author