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

3D Printing Revolution: den komplekse virkeligheten

3D Printing Revolution: den komplekse virkeligheten


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

3D torsdag er en funksjon om CNC-bearbeiding, 3D-utskrift, 3D-skanning og 3D-design som vises i MAKE hver torsdag.

Denne miniatyren, presisjonssamlingen startet med en CAD-modell og ikke mye mer. Det koster ca $ 10 for å gjøre det hjemme - uten 3D-skriver påkrevd.

I løpet av de siste par årene har konseptet med lavpris 3D-utskrift fanget hjerter og tanker til millioner av geeks. Allure av en kommende produksjonsrevolusjon har seeped i det vanlige også: ta Økonomen, som kjørte rundt to dusin artikler om denne teknologien innen det siste året alene. Noe må være i luften!

Sjarmen til 3D-utskrift er lett å forstå, særlig ettersom den sammenfaller med renessansen av DIY-bevegelsen på Internett. Men all denne positive buzz har også en interessant ulempe: det gjør det enkelt å overse at de viktigste hindringene for hjemmeproduksjonen går veldig dypt, og sannsynligvis vil ikke bli påvirket bare ved ankomst av en ny generasjon verktøy.

Tross alt har rimelige og hobby-vennlige produksjonsverktøy som konverterer polygoner til fysiske gjenstander vært tilgjengelig i mer enn et tiår. Ta desktop CNC-fabrikker, for eksempel: hjemme- eller kontorvennlige og koster omtrent like mye som en 3D-skriver, de har revolusjonert mange juvelerer og tannlegeres liv; de har også rystet opp en rekke andre nisjeindustrier. Men spare for et lite samfunn av hobbyister, disse selvforsynte og ryddige møllene har ikke ført til etterspørsel til våre garasjer eller stuer.

Roland MDX-15 - en stasjonær, lukket CNC-mølle populær med gullsmedere. Denne modellen debuterte på markedet rundt 12 år siden.

CNC-fabrikker og 3D-skrivere er forskjellige på mange måter, men de har også mye til felles; og ser på parallellene, er det rimelig å mistenke at utsiktene til hjemmeproduksjonen kan ha relativt lite å gjøre med valget av et bestemt verktøy.

Design for Manufacturability

Alle kan laste ned en 3D-renderer med åpen kildekode som POV-Ray eller Blender, og lærer raskt å tegne en kule eller en kube i 3D. Men etter at den første spenningen slites av, må vi møte blues: de fleste av oss har ikke ferdighet eller utholdenhet til å gjøre det neste Avatar når som helst snart.

Det samme gjelder for industriell design - av et par grunner:

  • CAD er virkelig vanskelig. Å oppnå ferdighet i en CAD-applikasjon er enda vanskeligere enn å mestre et generelt 3D-verktøy. Det tar hundrevis av timers praksis å bare komme til det punktet der du kan bruke en todimensjonal inngangsenhet (og en like todimensjonal skjerm) for å nøyaktig skissere noen komplekse organiske former eller intrikate mekaniske sammenstillinger.
  • Det er mye mer til industriell design enn oppfyller øyet. De fleste av oss, selv om de får en hypotetisk 3D-skriver som gjør feilfrie deler av noe metall av vårt valg, vil det fortsatt ikke være mulig å produsere en fungerende negleklipper eller en brusekanne. Industrielle designere bruker år på å studere design, potensielle bruksområder og praktiske avvik fra alt fra sperre til hundrevis av ulike typer koblinger, hengsler, ledd eller kammer. Heck, det er minst fire sofistikerte designbeslutninger som gikk inn på å lage lokket til en boks med Tic Tacs.
  • Maskiningeniør er en ekte vitenskap. Plast og metaller er ganske ufullkomne og finaktige materialer; de er ikke lett å forvandle seg til deler som er holdbare, praktiske og estetiske samtidig. Flat ark av disse materialene er nesten alltid skuffende wobbly og lett å bøye. Selv gjenstander som er trivielle som telefonkasser og Lego-murstein, gjør bruk av forsiktig plasserte ribber, gussets og sjefer for å hindre at deformene deformeres eller faller fra hverandre. De grunnleggende ingeniørprinsippene tar deg tid til å mestre og arbeide riktig i arbeidet ditt.
  • Fremstillingsprosesser er ikke perfekte - og vil ikke være noe snart. Deldesign er sterkt komplisert av behovet for å ta hensyn til produksjons toleranser, materialkrymping, minimum funksjonsstørrelse, behovet for å støtte delen gjennom prosessen, og så videre. Meget få avanserte design kan raskt skisseres og formidles bredt uten å ta hensyn til disse faktorene, og skreddersy dem både for den generelle produksjonsmetoden og for den spesifikke kopien av maskinen som brukes til å gjøre delen.

En meget tynn, men høy stivhetsbasert plattform som ble brukt i prosjektet som ble vist tidligere. Legg merke til bruken av forsterkende ribber.

Den høye profilen til 3D-utskrift betyr at et stort flertall av folk som kjøper billige ABS-ekstrudere i varmen i øyeblikket, vil ikke være klar over hvor vanskelig det er å utvikle seg fra ideer til levedyktige deler. Det kan skade samfunnet på lang sikt.

Selvfølgelig er universell tilgjengelighet av design ferdigheter ikke strengt en nødvendighet: det kan være mulig å bosette seg på en modell der utvalgte eksperter publiserer sin design gratis, og millioner av andre brukere klikker bare på "skriv ut". Men dette bringer oss til et annet problem ...

Mot engineering-grade deler

Et komplett chassis for Omnibot mkII, laget av en høystyrket teknisk plast, silikongummi og et utvalg av metalldeler.

De eksisterende hobbyist-vennlige additiv prototypingsmetodene har en tendens til å produsere deler fra et svært smalt materialevalg, som alle har ganske dårlige mekaniske egenskaper. Det er ingen tegn på at dette vil forandres i de kommende årene. Med CNC-møller er situasjonen mye bedre - men noen av de essensielle materialene forblir vanskelige eller dyre å behandle (for eksempel bruker de fleste gummi ikke spesielt godt).

I populær visning er 3D-skrivere et verktøy som gjør at vi direkte kan gjøre nesten alt, denne tenkemåten er eksemplifisert av det kommersielle våpenløpet for å levere FDM-maskiner som skriver ut i farger. Men denne forfølgelsen kan være misguided: som det er, både 3D-utskrift og CNC-bearbeiding har en tendens til å være mer nyttig for å produsere verktøymønstre - det vil si former som tjener som input til en annen, mer spesialisert produksjonsprosess som bæres senere.

I industriindustrien brukes CNC-maskinert mønster til termoforming, metallstempling, sprøytestøping og flere typer støping. Ikke alle disse kan være trygt og billig forsøkt hjemme - men noen er overraskende enkle å jobbe med. For eksempel kombinerer harpiksstøping brukervennlighet med ekstrem troskap og et bredt spekter av egenskaper som kan oppnås for de endelige delene. Uten noe sofistikert utstyr kan du lage squishy-gummi i hvilken som helst farge du vil - og fem minutter senere bytt til et komposittmateriale forsterket med karbonfibre eller glass.

En relativt enkel, enkeltdelstøpeform for gjengstøping av harpiks.

Selvfølgelig kan disse produksjons arbeidsflytene bli mestret av en bestemt hobbyist. Likevel legger de til et annet nivå av kompleksitet som kan være uventet og uoverstigelig for mange; besettelsen med direkte produserbarhet gjør det svært lite å hjelpe.

Hvor står vi egentlig?

Jeg er begeistret for 3D-utskrift, men også uro med vår måte å tenke på fremtiden for hjemmeproduksjon. For de drevne hobbyistene er skriveren bare et annet verktøy som gir dem mulighet til å bringe designene til livs. Den deler mange av sine problemer med tilnærmingene som eksisterte før - og legger til sine egne alvorlige utfordringer for blandingen. Kanskje det beste vi kan gjøre er å lære fra industrien, i stedet for å forkynne sin ubemannede død.

Faktisk kan bekymringen for å gjenoppfinne produksjonsprosessen føre til at vi roter for den røde løsningen til å begynne med: de nå populære ABS-ekstrudere kan ikke være i stand til å oppnå en rimelig presisjon og produsere konsistente og forutsigbare resultater bare på grunn av begrensningene av materialet: det er ekstremt tøff konsistens og et dårlig definert smeltepunkt gjør det vanskelig å kontrollere dens avsetning. De høye temperaturgradienter som er opprettet i prosessen, virker ikke i favør av teknologien også.

Derfor gir vi sannsynligvis ikke nok oppmerksomhet til noen av alternativene som ser ut til å kunne levere. For eksempel oppnår de (fortsatt sinnsykt dyre) voksavsetningstrykkene fra Solidscape fantastiske detaljer, bare ved å arbeide med en mer egnet substans, og ved å kombinere additiv og subtraktive trinn. Men subtraherende prosesser er ikke sexy, og produksjonen fra disse skriverne er et skjøre materiale som bare fungerer som støpeform. Med ingen populær appell, er oddsene for prisene som kommer ned, ganske slanke.

Stereolitografi er et annet interessant valg med lovende resultater: de eksisterende høyt nøyaktige $ 30.000 skriverne ser ut til å gå tå-til-tå med lavpris-enheter som den kommende Form 1. Men det rotete og sløsende operasjonsprinsippet begrenser deres popappell, også .

En dag kan en sølvkuleoppløsning oppstå; hvis det gjør det, vil det nok ikke være noe som noen av de eksisterende teknologiene vi eksperimenterer med. Inntil da betaler det seg å fokusere på prosessen, ikke på denne ukens mest hyped-verktøy.

Et utvalg av CNC-maskinert, harpiks-støpte deler.


Hvis du er involvert i et spesielt revolusjonerende eller fantastisk prosjekt og ønsker å skrive om det for 3D-torsdag, eller hvis du har et beslektet produkt som du vil at vi skal vurdere eller skrive om, ta kontakt med Eric Weinhoffer på [email protected] Takk for at du leste!



Du Kan Være Interessert

Verktøykasse: Sommers verktøy

Verktøykasse: Sommers verktøy


Kjøkken 101: Stekebacon i ovnen

Kjøkken 101: Stekebacon i ovnen


Robotics Redefined vet at barna lærer seg ved å ta ting fra hverandre

Robotics Redefined vet at barna lærer seg ved å ta ting fra hverandre


Fiber for felting

Fiber for felting






Siste Innlegg