Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

3D-tulostuksen vallankumous: monimutkainen todellisuus

3D-torstai on ominaisuus CNC-koneistuksesta, 3D-tulostuksesta, 3D-skannauksesta ja 3D-muotoilusta, joka näkyy MAKE-sarjassa joka torstai.

Tämä pienikokoinen, erittäin tarkka kokoonpano alkoi CAD-mallilla eikä paljon muuta. Se maksaa noin 10 dollaria tehdäksesi sen kotona - ilman 3D-tulostinta.

Parin viime vuoden aikana edullisen 3D-tulostuksen käsite on vanginnut miljoonien geeksien sydämet ja mielet. Myös tulevan valmistusvallankumouksen houkutteleminen on tullut myös valtavirtaan Taloustieteilijä, joka juoksi noin kaksi tusinaa artikkeleita tästä teknologiasta viime vuoden aikana. Jotain täytyy olla ilmassa!

3D-tulostuksen viehätys on helppo ymmärtää, varsinkin kun se on samanaikainen DIY-liikkeen renessanssin kanssa Internetissä. Mutta kaikilla tällä positiivisella buzzilla on myös mielenkiintoinen haittapuoli: se on helppo unohtaa, että merkittävimmät kotituotannon esteet ovat hyvin syviä, eivätkä ne todennäköisesti vaikuta vain uuden sukupolven työkalujen saapumiseen.

Loppujen lopuksi edulliset ja harrastajatystävälliset valmistustyökalut, jotka muuntavat monikulmioita fyysisiksi kohteiksi, ovat olleet käytettävissä jo yli vuosikymmenen ajan. Otat työpöydän CNC-tehtaat esimerkiksi kotiin tai toimistoon ystävällisesti ja maksavat noin 3D-tulostimen kustannukset, ne ovat mullistaneet monien korujen ja hammaslääkärien elämän. he ovat ravistelleet myös muutamia muita markkinarakoja. Mutta vapaa harrastajien pienelle yhteisölle, nämä itsenäiset ja siistit tehtaat eivät ole nostaneet tilausvalmistusta autotalleihimme tai olohuoneeseemme.

Roland MDX-15 - työpöydän kokoinen, suljettu CNC-mylly, joka on suosittu koruja. Tämä malli debytoi markkinoilla noin 12 vuotta sitten.

CNC-tehtaat ja 3D-tulostimet ovat erilaisia ​​monin tavoin, mutta niillä on myös paljon yhteistä; ja tarkastellaan paralleeleja, on järkevää epäillä, että kotivalmistusnäkymillä voi olla suhteellisen vähän tekemistä tietyn työkalun valinnan kanssa.

Design for Manufacturability

Kuka tahansa voi ladata avoimen lähdekoodin 3D-mallinnusohjelman, kuten POV-Ray tai Blender, ja oppia nopeasti piirtämään pallon tai kuution 3D-muodossa. Mutta kun alkuperäinen jännitys kuluu, meidän on kohdattava bluesit: useimmilla meistä ei ole taitoa tai sinnikkyyttä tehdä seuraava avatar lähiaikoina.

Sama pätee teolliseen muotoiluun - muutamasta syystä:

  • CAD on todella vaikea. CAD-sovelluksen osaamisen saaminen on vielä vaikeampaa kuin yleiskäyttöisen 3D-työkalun hallitseminen. Se vie satoja tunteja käytäntöä yksinkertaisesti päästä siihen pisteeseen, jossa voit käyttää kaksiulotteista syöttölaitetta (ja yhtä laajamittaista näyttöä) piirtääkseen tarkasti kaikki monimutkaiset orgaaniset muodot tai monimutkaiset mekaaniset kokoonpanot.
  • Teolliseen muotoiluun on paljon enemmän kuin silmä. Useimmat meistä, vaikka olisimme antaneet hypoteettisen 3D-tulostimen, joka tekee moitteettomista osista mihin tahansa valittuun metalliin, eivät vieläkään pysty tuottamaan toimivia kynsilakkia tai soodakannuja. Teollisuussuunnittelijat käyttävät vuosia opiskelemalla kaikenlaista muotoilua, mahdollisia käyttötarkoituksia ja käytännön kompromisseja satunnaisista vaihteista satoihin eri tyyppisiin liitäntöihin, saranoihin, niveliin tai kameriin. Heck, on olemassa ainakin neljä hienostunutta suunnittelupäätöstä, jotka tekivät Tic Tacsin laatikon kannen.
  • Koneenrakennus on todellinen tiede. Muovit ja metallit ovat melko epätäydellisiä ja hienoja materiaaleja; niitä ei ole helppo muuttaa osiksi, jotka ovat yhtä kestäviä, käytännöllisiä ja esteettisiä. Näiden materiaalien litteät levyt ovat melkein aina pettymyspainoisia ja helposti taivutettavissa. Jopa tavaroita, jotka ovat triviaaleja puhelimen koteloina ja Lego-tiilinä, käytetään huolellisesti sijoitetuissa kylkiluutoissa, väreissä ja pomoissa estääkseen osien epämuodostumisen tai hajoamisen. Suunnittelun perusperiaatteet vievät aikaa hallitsemaan ja soveltamaan asianmukaisesti työsi.
  • Valmistusprosessit eivät ole täydellisiä - eivätkä ne tule olemaan pian. Osasuunnittelua vaikeuttaa suuresti tarve ottaa huomioon valmistustoleranssit, materiaalin kutistuminen, vähimmäisominaisuuden koko, tarve tukea osaa prosessin läpi ja niin edelleen. Hyvin harvoja kehittyneitä malleja voidaan nopeasti hahmotella ja levittää levittämättä huomiota näihin tekijöihin ja räätälöidä ne sekä yleiseen valmistusmenetelmään että koneen valmistukseen käytettävän koneen kopioon.

Aikaisemmin kuvatussa projektissa käytetty hyvin ohut, mutta erittäin jäykkä pohjaympäristö. Huomaa vahvistavien kylkiluiden käyttö.

3D-tulostuksen korkea profiili merkitsee sitä, että suurin osa ihmisistä, jotka ostavat edullisia ABS-ekstruudereita hetken lämpöön, eivät tiedä, miten vaikeaa on edetä ideoista elinkelpoisiin osiin. Se voi vahingoittaa yhteisöä pitkän matkan aikana.

Suunnittelun taitojen yleismaailmallinen saatavuus ei tietenkään ole välttämättä välttämätöntä: se voi olla mahdollista ratkaista malli, jossa muutamat harvat asiantuntijat julkaisevat mallejaan ilmaiseksi, ja miljoonat muut käyttäjät napsauttavat vain "tulosta". Mutta tämä tuo meidät toiseen kysymykseen…

Kohti insinöörejä

Omnibot mkII: n täydellinen runko, valmistettu korkean lujuuden omaavasta muovista, silikonikumista ja valikoimasta metalliosia.

Nykyiset harrastajaystävälliset lisäprototyyppien valmistusmenetelmät pyrkivät tuottamaan osia hyvin kapeasta materiaalivalinnasta, joilla kaikilla on melko heikkoja mekaanisia ominaisuuksia; ei ole merkkejä siitä, että tämä muuttuu tulevina vuosina. CNC-tehtailla tilanne on paljon parempi, mutta osa olennaisista materiaaleista on edelleen vaikeaa tai kallista käsitellä (esimerkiksi useimmat kumit eivät toimi erityisen hyvin).

Suosituissa näkymissä 3D-tulostimet ovat työkalu, jonka avulla voimme tehdä melkein mitä tahansa; tällainen ajattelutapa on esimerkkinä kaupallinen aseiden kilpailu, jonka tarkoituksena on toimittaa värillisiä FDM-koneita. Mutta tämä harjoittaminen voi olla harhaanjohtavaa: niin kuin 3D-tulostus ja CNC-työstö ovat yleensä hyödyllisempiä työkalumallien tuottamiseen - toisin sanoen muotoihin, jotka toimivat panoksena toiseen, erikoistuneempaan valmistusprosessiin.

Teollisuusmaailmassa CNC-työstettyjä kuvioita käytetään lämpömuovaukseen, metallien leimaamiseen, ruiskuvaluun ja useisiin valumaljoihin. Kaikkia näistä ei voida turvallisesti ja edullisesti yrittää kotona - mutta jotkut niistä ovat yllättävän helppoja työskennellä. Esimerkiksi hartsin valu yhdistää helppokäyttöisyyden äärimmäisen uskollisuuteen ja laajan valikoiman ominaisuuksia, jotka ovat saatavissa loppuosille. Ilman mitään hienostuneita laitteita voit tehdä myrkyllisiä kumia mihin tahansa väriin - ja viiden minuutin kuluttua vaihda hiilikuiduilla tai lasilla vahvistettu komposiittimateriaali.

Suhteellisen yksinkertainen, yksiosainen muotti hartsin valusta varten.

Tietenkin nämä valmistusvaiheet voidaan hallita mihin tahansa määrättyyn harrastajaan. Ne lisäävät kuitenkin toisenlaisen monimutkaisuuden tason, joka voi olla odottamaton ja monille ylitsepääsemätön; suoraa valmistettavuutta vaativa pakkomielteisyys ei juurikaan auta.

Missä me todella seisomme?

Olen innoissani 3D-tulostuksesta, mutta myös epämiellyttävä tapa ajatella kotituotannon tulevaisuutta. Johtaville harrastajille tulostin on vain yksi työkalu, jonka avulla he voivat tuoda mallejaan elämään. Siinä on monia ongelmia, jotka liittyvät aikaisempiin lähestymistapoihin, ja se lisää omia vakavia haasteita yhdistelmälle. Ehkä parasta, mitä voimme tehdä on oppia valmistusteollisuudesta sen sijaan, että se julistaisi sen ennenaikaisen kuoleman.

Itse asiassa valmistusprosessin uudelleen keksiminen saattaa aiheuttaa meille juuri vääriä ratkaisuja: nyt suositut ABS-ekstruuderit eivät välttämättä pysty saavuttamaan kohtuullista tarkkuutta ja tuottamaan johdonmukaisia ​​ja ennustettavissa olevia tuloksia vain rajoitusten vuoksi materiaalia: sen äärimmäisen herkkä konsistenssi ja huonosti määritelty sulamispiste vaikeuttavat sen laskeuman hallintaa. Prosessissa luodut korkean lämpötilan gradientit eivät myöskään toimi tekniikan hyväksi.

Näin ollen emme todennäköisesti kiinnitä riittävästi huomiota joihinkin vaihtoehtoihin, jotka näyttävät kykenevän toimittamaan. Esimerkiksi Solidscapen (vielä hitaasti kallis) vaha- kerrostustulostimet saavuttavat hämmästyttäviä yksityiskohtia yksinkertaisesti työskentelemällä sopivamman aineen kanssa ja yhdistämällä lisä- ja vähennysvaiheet. Mutta vähennysprosessit eivät ole seksikäs, ja näiden tulostimien tuotos on hauras materiaali, joka toimii vain valumuotina. Ilman yleistä vetoomusta hintojen lasku on melko ohut.

Stereolitografia on toinen mielenkiintoinen valinta lupaavilla tuloksilla: nykyiset 30 000 dollarin suuruiset tulostimet näyttävät menevän toe-to-to-up-laitteiden, kuten tulevan lomakkeen 1 kanssa. .

Eräänä päivänä voi syntyä hopeapalliliuos; jos näin on, se ei luultavasti ole mikään olemassa olevista tekniikoista, joita kokeillaan. Siihen saakka kannattaa keskittyä prosessiin, ei tämän viikon eniten hyped -työkaluun.

Valikoima CNC-työstettyjä, hartsivalettuja osia.


Jos olet mukana erityisen vallankumouksellisessa tai mahtavassa projektissa ja haluat kirjoittaa siitä 3D-torstaina, tai sinulla on siihen liittyvä tuote, jonka haluat meidän tarkistavan tai kirjoittavan, ota yhteyttä Eric Weinhofferiin osoitteessa [email protected] Kiitos, että olet lukenut!

Osake

Jättänyt Kommenttia