3D Printing Revolution: den komplekse virkelighed - 💡 Fix My Ideas

3D Printing Revolution: den komplekse virkelighed

3D Printing Revolution: den komplekse virkelighed


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

3D torsdag er en funktion om CNC Machining, 3D Printing, 3D Scanning og 3D-design, der vises i MAKE hver torsdag.

Denne miniature, præcisionsmontering startede med en CAD-model og ikke meget mere. Det koster omkring $ 10 for at gøre det hjemme - uden 3D-printer påkrævet.

I de seneste par år har begrebet lavpris 3D-trykning fanget hjerner og sind for millioner af geeks. Fremtrædelsen af ​​en kommende produktionsrevolution har også sigtet ind i det generelle: tage The Economist, der løb omkring to dusin artikler om denne teknologi inden for det sidste år alene. Noget skal være i luften!

Charmen ved 3D-udskrivning er let at forstå, især da den falder sammen med renæssancen af ​​DIY-bevægelsen på internettet. Men al denne positive buzz har også en interessant ulempe: det gør det nemt at overse, at de væsentligste hindringer for hjemmeproduktion løber meget dybt og sandsynligvis ikke vil blive påvirket lige ved ankomsten af ​​en ny generation af værktøjer.

Trods alt er overkommelige og hobby-venlige produktionsværktøjer, der konverterer polygoner til fysiske genstande, været tilgængelige i mere end et årti. Tag desktop CNC-møller, for eksempel: hjemme- eller kontorvenlige og koste omkring lige så meget som en 3D-printer, de har revolutioneret mange juvelerer og tandlægeres liv; de har også rystet en hel del andre nicheindustrier. Men spare for et lille samfund af hobbyister, disse selvstændige og rydde møller har ikke bragt on-demand fremstilling til vores garager eller stuer.

Roland MDX-15 - en stationær, lukket CNC-mølle, populær blandt guldsmedere. Denne model debuterede på markedet omkring 12 år siden.

CNC-møller og 3D-printere er forskellige på mange måder, men de har også meget til fælles; og ser på parallellerne, er det rimeligt at mistanke om, at udsigterne for boligproduktion kan have relativt lidt at gøre med valget af et bestemt værktøj.

Design for Manufacturability

Enhver kan downloade en 3D-renderer med åben kilde som POV-Ray eller Blender, og lærer hurtigt at tegne en kugle eller en kube i 3D. Men efter at den oprindelige spænding slides af, må vi stå over for blues: de fleste af os har ikke evnen eller udholdenhed til at gøre det næste Avatar lige om lidt.

Det samme gælder for industrielt design - af et par grunde:

  • CAD er virkelig vanskelig. At opnå færdigheder i en CAD-applikation er endnu sværere end at mastere et generelt 3D-værktøj. Det kræver hundreder af øvelser, så du bare kan komme til det punkt, hvor du kan bruge en todimensionel indgangsenhed (og en lige todimensionel skærm) til præcist at skitsere eventuelle komplekse organiske former eller komplicerede mekaniske samlinger.
  • Der er meget mere til industrielt design end at opfylde øjet. De fleste af os, selvom de får en hypotetisk 3D-printer, der gør fejlfrie dele ud af ethvert metal af vores valg, vil det stadig ikke være muligt at producere en arbejdende negleklipper eller en sodavand. Industrielle designere bruger år til at studere design, potentielle anvendelser og praktiske afvejninger af alt fra spids gear til hundreder af forskellige typer af ledninger, hængsler, led eller cams. Heck, der er mindst fire sofistikerede designbeslutninger, der gik ud på at lave låget til en æske af Tic Tacs.
  • Maskiningeniør er en rigtig videnskab. Plast og metaller er ret ufuldkomne og finaktive materialer; de er ikke lette at omdanne til dele, der er holdbare, praktiske og æstetiske på samme tid. Platte plader af disse materialer er næsten altid skuffende wobbly og let at bøje. Selv genstande, der er så trivielle som telefonkasser og Lego-klodser, gør brug af omhyggeligt placerede ribber, gussets og chefer for at forhindre delene i at deformere eller falde fra hinanden. De grundlæggende tekniske principper tager tid at beherske og korrekt anvende i dit arbejde.
  • Fremstillingsprocesser er ikke perfekte - og det vil ikke være nogen tid snart. Del design er meget kompliceret af behovet for at tage højde for fremstillingstolerancer, materialekrympning, mindste funktionsstørrelse, behovet for at understøtte delen gennem processen og så videre. Meget få avancerede designs kan hurtigt skitseres og formidles bredt uden at være opmærksom på disse faktorer og skræddersy dem både til den generelle fremstillingsmetode og til den specifikke kopi af maskinen, der bruges til at lave delen.

En meget tynd, men høj stivhed baseplatform anvendt i projektet afbildet tidligere på. Bemærk brugen af ​​forstærkende ribben.

Den høje profil af 3D-udskrivning betyder, at et stort flertal af mennesker, der køber billige ABS-ekstrudere, i øjeblikket er ikke opmærksom på, hvor svært det er at udvikle sig fra ideer til levedygtige dele. Det kan skade samfundet på lang sigt.

Selvfølgelig er universel tilgængelighed af designkundskaber ikke strengt nødvendigt. Det kan være muligt at afregne en model, hvor de udvalgte eksperter offentliggør deres designs gratis, og millioner af andre brugere klikker blot på "print". Men det bringer os til et andet problem ...

Mod engineering-grade dele

Et komplet chassis til Omnibot mkII, lavet af en højstyrketeknisk plastik, silikongummi og et udvalg af metaldele.

De eksisterende hobbyist-venlige additiv prototyping metoder har tendens til at producere dele fra et meget smalt materialevalg, som alle udviser temmelig dårlige mekaniske egenskaber; Der er ingen tegn på, at dette vil ændre sig i de kommende år. Med CNC-møller er situationen meget bedre - men nogle af de væsentlige materialer forbliver vanskelige eller dyre at behandle (for eksempel støber de fleste gummi ikke særlig godt).

I populær visning er 3D-printere et værktøj, der gør det muligt for os at lave næsten alt hvad som helst, denne måde at tænke på er eksemplificeret af det kommercielle våbenkapløb til at levere FDM-maskiner, der udskriver i farver. Men denne forfølgelse kan være vildledt: Som det er, har både 3D-print og CNC-bearbejdning tendens til at være mere nyttigt til fremstilling af værktøjsmønstre - det vil sige figurer, der tjener som input til en anden, mere specialiseret fremstillingsproces, der bæres senere.

I industrielle verden anvendes CNC-bearbejdede mønstre til termoformning, metalstempling, sprøjtestøbning og flere sorter af støbning. Ikke alle disse kan sikkert og billigt forsøges hjemme - men nogle er overraskende nemme at arbejde med. For eksempel kombinerer harpiksstøbning nem brug med ekstrem troskab og en bred vifte af egenskaber, der kan opnås for de endelige dele. Uden noget sofistikeret udstyr kan du lave squishy-gummi i enhver farve, du behøver - og fem minutter senere skifter du til et kompositmateriale forstærket med kulfiber eller glas.

En forholdsvis enkel, enkeltdelstøbt støbeform til harpiksstøbning.

Selvfølgelig kan disse fremstillingsarbejder styres af enhver bestemt hobbyist. Ikke desto mindre tilføjer de et andet niveau af kompleksitet, der kan være uventet og uoverstigeligt for mange; besættelsen med direkte fremstillbarhed gør meget lidt for at hjælpe.

Hvor står vi virkelig?

Jeg er begejstret for 3D-udskrivning, men også utilfreds med vores måde at tænke på fremtiden for hjemmeproduktion. For de drevne hobbyister er printeren bare et andet værktøj, der giver dem mulighed for at bringe deres designs til livs. Det deler mange af sine problemer med de tilgange, der eksisterede før - og tilføjer sine egne alvorlige udfordringer for blandingen. Måske er det bedste, vi kan gøre, at lære fra fremstillingsindustrien, snarere end at forkaste sin tidlige død.

Faktisk kan bekymringen med at genopfinde fremstillingsprocessen få os til at rode for den forkerte løsning til at begynde med: de nu populære ABS-ekstrudere kan muligvis ikke opnå en rimelig præcision og producere konsistente og forudsigelige resultater blot på grund af begrænsningerne af materialet: dets ekstremt kloge konsistens og et ubetinget smeltepunkt gør det vanskeligt at styre dets aflejring. De høje temperaturgradienter, der er skabt i processen, virker heller ikke for teknologien.

Derfor giver vi nok ikke nok opmærksomhed til nogle af de alternativer, der synes at være i stand til at levere. For eksempel opnår de (stadig sindssygt dyre) voksaflejringsprintere fra Solidscape fantastiske detaljer, blot ved at arbejde med et mere egnet stof og ved at kombinere additiv og subtraktive trin. Men subtraktive processer er ikke sexede, og output fra disse printere er et skrøbeligt materiale, der kun virker som en støbeform. Med ingen populær appel, er oddsene for de priser, der kommer ned, temmelig slanke.

Stereolithography er et andet interessant valg med lovende resultater: de eksisterende høj nøjagtige $ 30.000 printere synes at være tå-til-tå med billige enheder som den kommende Form 1. Men det rodet og spildende driftsprincip begrænser også deres popappel. .

En dag kan en sølvkugleopløsning opstå; hvis det gør det, vil det nok ikke være noget som nogen af ​​de eksisterende teknologier, vi eksperimenterer med. Indtil da betaler det sig at fokusere på processen, ikke på denne uges mest hypede værktøj.

Et sortiment af CNC-bearbejdede, harpiks-støbte dele.


Hvis du er involveret i et særligt revolutionerende eller fantastisk projekt og gerne vil skrive om det til 3D torsdag, eller hvis du har et relateret produkt, som du gerne vil have at gennemgå eller skrive om, så kontakt Eric Weinhoffer på [email protected] Tak for at læse!



Du Kan Være Interesseret

Gør: 's guide til baggård Forts, træhuse og andre sjove legepladser

Gør: 's guide til baggård Forts, træhuse og andre sjove legepladser


Hvordan-til: Gnome Lawn Bowling Game

Hvordan-til: Gnome Lawn Bowling Game


Ikke frak det op: 5 overvejelser inden du hakker din hardware

Ikke frak det op: 5 overvejelser inden du hakker din hardware


4 tips til konstruktion af kanalbåndskala modeller

4 tips til konstruktion af kanalbåndskala modeller






Seneste Indlæg