p Um sistema de monitoramento barato com peças impressas em 3D e sensores de baixo custo pode não durar tanto quanto um comercial, mas pode ser tão preciso, pesquisadores encontrados. p Nos Estados Unidos, estações meteorológicas compostas por instrumentos e sensores monitoram as condições que produzem nossas previsões locais, como a temperatura do ar, velocidade do vento e precipitação. Esses sistemas não são apenas monitores de clima, eles também são ferramentas potentes para pesquisas em tópicos que vão da agricultura à geração de energia renovável.

p Estações meteorológicas comerciais podem custar milhares de dólares, limitando sua disponibilidade e, portanto, a quantidade de dados climáticos que podem ser coletados. Mas o advento da impressão 3D e dos sensores de baixo custo tornaram possível construir uma estação meteorológica por algumas centenas de dólares. Podem ser baratos, versões caseiras têm um desempenho tão bom quanto suas contrapartes mais caras?

p A resposta é sim - até certo ponto, de acordo com os pesquisadores, que testou uma estação meteorológica impressa em 3D em Oklahoma. Adam K. Theisen, um cientista da atmosfera e da Terra no Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), liderou o projeto, que comparou a estação impressa com uma estação de nível comercial por oito meses para ver se era precisa e como poderia resistir aos elementos.

p A impressão tridimensional usa modelos digitais para produzir objetos físicos em tempo real. Seu baixo custo e a capacidade de imprimir peças onde quer que você carregue uma impressora podem ajudar a expandir o número dessas estações, ajudando a trazer a coleta de dados para áreas remotas e educar os pesquisadores de amanhã.

p Uma equipe da Universidade de Oklahoma seguiu a orientação e os planos de código aberto desenvolvidos pela Iniciativa 3-D-Printed Automatic Weather Station (3-D-PAWS) da University Corporation for Atmospheric Research para imprimir mais de 100 peças de estação meteorológica. Em vez de usar ácido polilático, mais comumente usado na impressão 3-D, eles se voltaram para o acrilato de acrilonitrila estireno, um tipo de filamento plástico considerado mais durável ao ar livre. Juntamente com sensores de baixo custo, as peças impressas em 3D fornecem a base para esses novos sistemas, que a Iniciativa 3-D-PAWS estabeleceu como promissora em experimentos anteriores.

p "Para que isso tenha uma adoção mais ampla, tem que passar por estudos de verificação e validação como este, "Theisen disse.

p Embora o sistema impresso em 3D tenha começado a mostrar sinais de problemas cerca de cinco meses após o início do experimento - o sensor de umidade relativa corroeu e falhou, e algumas peças eventualmente se degradaram ou quebraram - suas medições estavam em pé de igualdade com as de uma estação comercial no Mesonet de Oklahoma, uma rede projetada e implementada por cientistas da University of Oklahoma e da Oklahoma State University.

p "Não esperava que esta estação tivesse um desempenho tão bom quanto o fez, "disse Theisen." Mesmo que os componentes tenham começado a se degradar, os resultados mostram que esses tipos de estações meteorológicas podem ser viáveis ​​para campanhas mais curtas. "

p Theisen, que trabalhava na Universidade de Oklahoma quando a pesquisa começou, continuou a supervisionar o esforço depois de ingressar na Argonne.

p No experimento, os sensores de baixo custo medem a temperatura com precisão, pressão, chuva, UV e umidade relativa. Com exceção de alguns instrumentos, o material plástico resistiu ao clima de Oklahoma de meados de agosto de 2018 a meados de abril do ano seguinte, um período que viu fortes tempestades, neve e temperaturas variando de 14 a 104 graus F (-10 a 40 graus C). Um anemômetro impresso em 3D, que mede a velocidade do vento, não teve um desempenho tão bom, mas poderia ser melhorado parcialmente com melhor qualidade de impressão.

p O projeto, que foi liderado por alunos de graduação da Universidade de Oklahoma, confirmou a precisão de uma estação meteorológica impressa em 3D e seu valor como ferramenta educacional.

p "Os alunos aprenderam conjuntos de habilidades que não aprenderiam na sala de aula, "Theisen disse." Eles desenvolveram a proposta, projetou o quadro, e fez a maior parte da impressão e fiação. "

p A capacidade de imprimir componentes especializados pode tornar as estações meteorológicas mais viáveis ​​em áreas remotas porque as peças de reposição podem ser fabricadas imediatamente, quando necessário. E mesmo se um sensor mais barato quebrar depois de alguns meses, a matemática ainda funciona com um orçamento baixo.

p "Se você está falando sobre substituir dois ou três desses sensores baratos em vez de manter e calibrar um US $ 1, 000 sensores a cada ano, é um forte custo-benefício a ser considerado, "observou Theisen.

p O estudo foi publicado na revista Técnicas de Medição Atmosférica , 4 de setembro, 2020.