热塑-3D打印在产品结构原型开发阶段的实际应用方法

3D打印大杂烩
2015
12/27
22:01
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          上海揭蒂作为3D打印厂商,一直在探索怎么将3D打印机实用化。几个偶然的事件,让我们发现了3D打印机在产品原型阶段的一个实际应用方法。
          事件1:在我们筹备展会过程中,3DPSPEEDY DELTA I打印的高跟鞋模型因鞋跟很细,运输过程中断掉了,当时时间急迫,没有时间再重新打印,我们用电烙铁将两个断面加热粘在了一起,发现粘上后很牢固,比502效果更好。当时并没有特别在意这个动作。
          事件2:为了更好的展示我们机器的性能和用途,我们在网上下载了一系列的机器人模型打印。其中一个零件是用来固定舵机的结构件,此零件在家打印出来,家里的娃3岁,很淘气,趁大人不在用力一掰,出现了断裂。想起了事件1,用烙铁粘上去。结果此模型粘好后,又被掰断,不过断面并没有出现在粘和处。这时我产生了思考,用烙铁加热粘和后的强度不比打印的低。
          事件3:同样为了打印机器人结构件,因之前发现烙铁在模型粘和上的用途,我拓展了一下打印了薄板,并用烙铁粘和,在粘和操作的过程中无意将加热的烙铁头在薄板上划了一道,当时无意识的折弯了一下,发现很容易被折弯,且冷却后强度强于直接打印。
          上述3个事情,触发了我的想象。能否用烙铁配合3D打印机制作出可用的原型,于是我咨询了很多结构设计和产品设计的同仁,得到的答案还是不能用原因有三,1 打印出来的产品的强度。2 打印出来的零件的精度。3 打印的速度实在太慢。特别是精度,单零件打印和替换修修补补也许可行,多零件配合那就麻烦了。既然内行的朋友都认为无用,我也就没有继续挖掘这方面的应用场景。
          最近有一套叫做的ROBI的日本机器人DIY杂志在全家便利店售卖,这家公司将机器人的全身配件拆成70份作为杂志的配件,每周1期的形式售卖,降低了购买者的门槛。因为正好想做机器人结构所有也就买了几期。本来想直接模仿做一个的,但是无奈舵机买不到,积累70期耗时又太长。想做类似的机器人只能按现有舵机修改结构重新设计,虽然本人机械系毕业,大学画了4年机械图,10多年过去了,基本也忘了怎么去做设计,于是又学着用SW画图建模。没想到刚开始就碰到了一个问题,舵机要和零件做配合,得先测量再画图,画完图再用3D打印机打印,如果精度不高,配合不好,只能调节3D打印机的比例多打几个结构件,找到合适的那个进行装配。打印一个零件就很耗时 了,打印多个还要去适配,想想就是个痛苦的过程,但是事还是要做,卖3D打印机总得有个拿得出手的实例。那段时间我在一直寻找简化设计的方法和流程。正巧ROBI中有一期杂志谈到了ROBI机器人的设计过程,ROBI在设计初期也遇到了这个问题,高桥智隆(ROBI的设计者)想到了巧妙的方法,用保丽龙也就是泡沫塑料做外形造型,至于结构设计杂志中没有提及,也没有提到精度和配合问题。
         我再次扩展思考了一下,在一个产品从无到有的初期,任何一个部件和结构都是不确定的,那么这个时候怎么办呢?抄袭是最快最直接的,万一没有抄的,有个朋友说了他们的做法,首先初步选型,然后画出结构,CAE软件仿真,确定可行发工厂做零件,初步验证,如果不可行修改到可行为止,然后不断迭代,让产品完善。
这是做法也是目前的很多新产品结构的开发流程,时间的花销主要就是产品的开发和迭代,所以一个有经验的工程师设计,利用已有经验去做会少走很多弯路,在迭代上会快很多。如果按照这个做法开发产品,我这机器人没法做了,结构经验完全没有。我只能退而求其次,买了些钣金件DIY机器人,然后准备用3D打印机做做外观结构,这样能保证做出实例。但是等网上买的钣金件收到后,我发现那个玩意强度连3D打印件都不如。既然网上的那玩意都可以做结构来,3d打印的强度绝对没问题了。既然对3D打印的强度不够的说法有了反对之后,是否是我们的现有新产品的设计方法也造成了我们的习惯性思维呢?于是我继续思考,整理了一些用3D打印机进行产品原型结构设计和制作的方法,因为用到了3D打印机和加热工具这里我统称热塑。下面具体描述(如看不到图,请先脑补,时间关系,后续会慢慢补上):
1 基本造型件:方形热塑造型板,圆形热塑造型板
所需工具:恒温电烙铁,3DPSPEEDY Delta I 打印机(这里不是不是广告,因为目前3D打印机中热床温度能快速升温,精准控温,结构开放,且能达到150度的只有这款)

2 造型方法
所需工具:钢尺,剪钳,恒温电烙铁,3DPSPEEDY Delta I 打印机
切割,如图所示。
挖孔,如图所示。
折弯,如图所示。
焊接,如图所示。
与金属齿轮的紧配合,如图所示,目前只能与金属齿轮进行。

3 热塑设计原则(TBD)
能弯折不打印,因为FDM切片限制,在非100%填充的情况下,打印的强度不如弯折

4 需要研发的热造型工具(TBD)
         注:此方法想作为独门秘籍捆绑我们的机器卖的,这里将此法公布出啦,希望能促进大家的创新。这里外加一些附加条款,如果用此法开发了商业化产品(非3D打印机产品),需要购买我司3DPSPEEDY Delta系列打印机两台。如用此法开发3D打印机产品,按每台打印机收取20美金计费,同时可以打上3DPSPEEDY的logo。购买地址3dpspeedy.taobao.com


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