Η 3D Πέμπτη είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της επεξεργασίας CNC, τρισδιάστατης εκτύπωσης, τρισδιάστατης σάρωσης και σχεδίασης 3D που εμφανίζεται στο MAKE κάθε Πέμπτη.

Αυτή η μικροσκοπική συναρμολόγηση υψηλής ακρίβειας ξεκίνησε με ένα μοντέλο CAD και όχι πολύ περισσότερα. Θα κοστίσει περίπου $ 10 για να το κάνει στο σπίτι - χωρίς τον απαιτούμενο 3D εκτυπωτή.

Τα τελευταία δύο χρόνια, η έννοια της τρισδιάστατης εκτύπωσης χαμηλού κόστους έχει καταγράψει τις καρδιές και τα μυαλά εκατομμυρίων geeks. Η γοητεία μιας επερχόμενης επανάστασης της κατασκευής έχει βρεθεί και στο mainstream: πάρετε Ο οικονομολόγος, η οποία διοργάνωσε περίπου δώδεκα άρθρα σχετικά με την τεχνολογία αυτή μόνο το τελευταίο έτος. Κάτι πρέπει να είναι στον αέρα!

Η γοητεία της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι εύκολη στην κατανόηση, ειδικά καθώς συμπίπτει με την αναγέννηση του DIY κινήματος στο Διαδίκτυο. Αλλά όλα αυτά τα θετικά buzz έχουν επίσης ένα ενδιαφέρον μειονέκτημα: καθιστά εύκολο να παραβλέψουμε ότι τα πιο σημαντικά εμπόδια στην εγχώρια παραγωγή συμβαίνουν πολύ βαθιά και πιθανότατα δεν θα επηρεαστούν μόνο από την άφιξη μιας νέας γενιάς εργαλείων.

Μετά από όλα, τα προσιτά και φιλικά προς τους χόμπι εργαλεία κατασκευής που μετατρέπουν τα πολυγόνια σε φυσικά αντικείμενα έχουν διατεθεί για περισσότερο από μια δεκαετία. Πάρτε εργαστήρια CNC για επιφάνεια εργασίας, για παράδειγμα: φιλικά προς το σπίτι ή το γραφείο και κοστίζουν περίπου όσο ένας 3D εκτυπωτής, έχουν φέρει επανάσταση στη ζωή πολλών κοσμηματοπωλών και οδοντιάτρων. έχουν κλονίσει αρκετές άλλες εξειδικευμένες βιομηχανίες. Αλλά για μια μικρή κοινότητα χομπίστων, αυτοί οι αυτοτελείς και τακτοποιημένοι μύλοι δεν έχουν φέρει κατά παραγγελία κατασκευή στα γκαράζ ή στα καθιστικά μας.

Roland MDX-15 - μια επιφάνεια εργασίας μεγέθους, κλειστού CNC μύλος δημοφιλής με κοσμηματοπωλεία. Αυτό το μοντέλο ξεκίνησε στην αγορά πριν από περίπου 12 χρόνια.

Οι μύλοι CNC και οι εκτυπωτές 3D διαφέρουν από πολλές απόψεις, αλλά έχουν και πολλά κοινά. και εξετάζοντας τους παραλληλισμούς, είναι εύλογο να υποψιαζόμαστε ότι οι προοπτικές της εγχώριας κατασκευής μπορεί να έχουν σχετικά λίγη σχέση με την επιλογή ενός συγκεκριμένου εργαλείου.

Σχεδιασμός για κατασκευαστική δυνατότητα

Οποιοσδήποτε μπορεί να κατεβάσει έναν επεξεργαστή 3D ανοιχτού κώδικα όπως POV-Ray ή Blender και γρήγορα να μάθει να σχεδιάζει σφαίρα ή κύβο σε 3D. Αλλά αφού ο αρχικός ενθουσιασμός φθείρει, πρέπει να αντιμετωπίσουμε τα μπλε: οι περισσότεροι από εμάς δεν έχουν την ικανότητα ή την επιμονή να κάνουν την επόμενη Avatar οποιαδήποτε στιγμή σύντομα.

Το ίδιο ισχύει για τον βιομηχανικό σχεδιασμό - για μερικούς λόγους:

• Το CAD είναι πραγματικά δύσκολο. Η απόκτηση δεξιοτήτων σε μια εφαρμογή CAD είναι ακόμα πιο δύσκολη από την πλοήγηση ενός εργαλείου 3D γενικού σκοπού. Χρειάζονται εκατοντάδες ώρες πρακτικής για να φτάσετε στο σημείο όπου μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια δισδιάστατη συσκευή εισόδου (και μια εξίσου δισδιάστατη οθόνη) για να σχεδιάσετε με ακρίβεια κάθε περίπλοκο οργανικό σχήμα ή περίπλοκο μηχανικό συγκρότημα.
• Υπάρχει πολύ περισσότερο στο βιομηχανικό σχεδιασμό από το μάτι. Οι περισσότεροι από εμάς, ακόμη και αν δοθεί ένας υποθετικός τρισδιάστατος εκτυπωτής που κατασκευάζει άψογα κομμάτια από οποιοδήποτε μέταλλο της επιλογής μας, δεν θα ήταν ακόμα σε θέση να παράγει ένα εργαζόμενο κλιπ νυχιών ή ένα κουτί σόδα. Οι βιομηχανικοί σχεδιαστές περάσουν χρόνια μελετώντας το σχεδιασμό, τις πιθανές χρήσεις και τα πρακτικά συμπεράσματα από οτιδήποτε, από τα γρανάζια με εκατοντάδες διαφορετικούς τύπους συνδέσμων, μεντεσέδων, αρμών ή κάμπων. Heck, υπάρχουν τουλάχιστον τέσσερις εξελιγμένες σχεδιαστικές αποφάσεις που πήγαν να κάνουν το καπάκι για ένα κουτί Tic Tacs.
• Η μηχανολογία είναι μια πραγματική επιστήμη. Τα πλαστικά και τα μέταλλα είναι αρκετά ατελείωτα και λεπτότατα υλικά. δεν είναι εύκολο να μετατραπούν σε τμήματα που είναι ανθεκτικά, πρακτικά και αισθητικά την ίδια στιγμή. Τα επίπεδα φύλλα αυτών των υλικών είναι σχεδόν πάντα απογοητευτικά ταλαντεύονται και είναι εύκολο να λυγίσουν. Ακόμη και τα αντικείμενα που είναι ασήμαντα όπως οι θήκες τηλεφώνου και τα τούβλα Lego κάνουν χρήση προσεκτικά τοποθετημένων νευρώσεων, γωνιών και αφενών, ώστε να αποφευχθεί η παραμόρφωση ή η αποσύνδεση των εξαρτημάτων. Οι βασικές αρχές μηχανικής χρειάζονται χρόνο για να κυριαρχήσουν και να εφαρμοστούν σωστά στην εργασία σας.
• Οι διαδικασίες παραγωγής δεν είναι τέλειες - και δεν θα είναι σύντομα σύντομα. Ο σχεδιασμός εξαρτήματος είναι πολύ περίπλοκος λόγω της ανάγκης να λαμβάνονται υπόψη οι κατασκευαστικές ανοχές, η συρρίκνωση του υλικού, το ελάχιστο μέγεθος χαρακτηριστικών, η ανάγκη υποστήριξης του τμήματος μέσω της διαδικασίας κ.ο.κ. Πολύ λίγα προηγμένα σχέδια μπορούν να σχεδιαστούν γρήγορα και να διαδοθούν ευρέως χωρίς να δοθεί προσοχή σε αυτούς τους παράγοντες και να προσαρμοστούν τόσο για τη γενική μέθοδο κατασκευής όσο και για το συγκεκριμένο αντίγραφο του μηχανήματος που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή του μέρους.

Μια πολύ λεπτή αλλά υψηλής ακαμψίας βάση πλατφόρμα που χρησιμοποιείται στο έργο που απεικονίζεται νωρίτερα. Σημειώστε τη χρήση ενισχυτικών νευρώσεων.

Το υψηλό προφίλ της εκτύπωσης 3D σημαίνει ότι η μεγάλη πλειοψηφία των ανθρώπων που αγοράζουν εξωθητήρες ABS χαμηλού κόστους στη ζέστη της στιγμής δεν θα γνωρίζει πόσο δύσκολο είναι να προχωρήσουμε από ιδέες σε βιώσιμα μέρη. Αυτό μπορεί να βλάψει την κοινότητα σε μεγάλη απόσταση.

Φυσικά, η καθολική διαθεσιμότητα των δεξιοτήτων σχεδιασμού δεν είναι αυστηρά απαραίτητη: μπορεί να είναι δυνατή η εξεύρεση ενός μοντέλου όπου οι λίγοι ειδικοί επιλέγουν να δημοσιεύουν τα σχέδιά τους δωρεάν, ενώ εκατομμύρια άλλοι χρήστες κάνουν απλά κλικ στο "print". Αλλά αυτό μας φέρνει σε ένα άλλο ζήτημα ...

Προς τα μέρη μηχανικής ποιότητας

Ένα πλήρες σασί για το Omnibot mkII, κατασκευασμένο από πλαστικό μηχανικής υψηλής αντοχής, ελαστικό σιλικόνης και μια ποικιλία από μεταλλικά μέρη.

Οι υπάρχουσες μέθοδοι πρωτότυπης προσθήκης φιλικών προς τους χομπίστες τείνουν να παράγουν μέρη από μια πολύ περιορισμένη επιλογή υλικών, τα οποία παρουσιάζουν αρκετά κακή μηχανικά χαρακτηριστικά. δεν υπάρχουν ενδείξεις ότι αυτό θα αλλάξει τα επόμενα χρόνια. Με τους ελαιοτριβείς CNC, η κατάσταση είναι πολύ καλύτερη - αλλά ορισμένα από τα βασικά υλικά παραμένουν δύσκολα ή δαπανηρά για την επεξεργασία τους (για παράδειγμα, τα περισσότερα καουτσούκ δεν μηχανώνουν ιδιαίτερα καλά).

Σε δημοφιλή άποψη, οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές είναι ένα εργαλείο που θα μας επιτρέψει να κάνουμε άμεσα σχεδόν τίποτα. αυτός ο τρόπος σκέψης εξηγείται από τον αγώνα των εμπορικών εξοπλισμών για την παράδοση μηχανών FDM που εκτυπώνονται με χρώμα. Αλλά αυτή η επιδίωξη μπορεί να είναι λανθασμένη: όπως είναι, τόσο η τρισδιάστατη εκτύπωση όσο και η μηχανική κατεργασία με CNC τείνουν να είναι πιο χρήσιμες για την παραγωγή προτύπων εργαλείων - δηλαδή μορφών που χρησιμεύουν ως είσοδος σε μια άλλη, πιο εξειδικευμένη κατασκευαστική διαδικασία που μεταφέρεται αργότερα.

Στον βιομηχανικό κόσμο, τα επεξεργασμένα με CNC σχέδια χρησιμοποιούνται για θερμοδιαμόρφωση, μεταλλική σφράγιση, χύτευση με έγχυση και διάφορες ποικιλίες χύτευσης. Όχι όλα αυτά μπορούν να επιχειρηθούν με ασφάλεια και φθηνά στο σπίτι - αλλά μερικά εκπληκτικά είναι εύκολο να εργαστούν. Για παράδειγμα, η χύτευση ρητίνης συνδυάζει ευκολία στη χρήση με εξαιρετική πιστότητα και ευρύ φάσμα ιδιοτήτων που μπορούν να επιτευχθούν για τα τελικά μέρη. Χωρίς εξελιγμένο εξοπλισμό, μπορείτε να φτιάξετε καουτσούκ σε οποιοδήποτε χρώμα θέλετε - και πέντε λεπτά αργότερα, μεταβείτε σε ένα σύνθετο υλικό ενισχυμένο με ίνες άνθρακα ή γυαλί.

Ένα σχετικά απλό μούχλα για χύτευση ρητίνης.

Φυσικά, αυτές οι ροές εργασίας κατασκευής μπορούν να κυριαρχήσουν από οποιονδήποτε καθορισμένο χομπίστα. Παρ 'όλα αυτά, προσθέτουν ένα άλλο επίπεδο πολυπλοκότητας που μπορεί να είναι απροσδόκητο και ανυπέρβλητο σε πολλούς. η εμμονή με την άμεση δυνατότητα κατασκευής δεν βοηθά πολύ.

Πού είμαστε πραγματικά;

Είμαι ενθουσιασμένος με την εκτύπωση 3D, αλλά και με τον τρόπο σκέψης για το μέλλον της εγχώριας παραγωγής. Για τους ερασιτέχνες χομπίστες, ο εκτυπωτής είναι απλά ένα άλλο εργαλείο που τους επιτρέπει να ζωντανεύουν τα σχέδιά τους. Μοιράζεται πολλά από τα προβλήματά της με τις προσεγγίσεις που υπήρχαν πριν - και προσθέτει τις δικές του σοβαρές προκλήσεις στο μίγμα. Ίσως το καλύτερο που μπορούμε να κάνουμε είναι να μάθουμε από τη μεταποιητική βιομηχανία, αντί να αναγγέλλουμε τον πρόωρο θάνατό του.

Στην πραγματικότητα, η ανησυχία για την επανεμφάνιση της διαδικασίας κατασκευής μπορεί να μας ωθήσει να ξεκαθαρίσουμε για να ξεκινήσει η λάθος λύση: οι πλέον δημοφιλείς εξωθητήρες ABS μπορεί να μην είναι σε θέση να επιτύχουν λογική ακρίβεια και να παράγουν συνεπή και προβλέψιμα αποτελέσματα απλά λόγω των περιορισμών του υλικού: η εξαιρετικά χονδροειδής συνοχή του και το ακατάλληλο σημείο τήξης καθιστά δύσκολο τον έλεγχο της απόθεσης του. Οι βαθμίδες υψηλής θερμοκρασίας που δημιουργούνται στη διαδικασία δεν λειτουργούν επίσης υπέρ της τεχνολογίας.

Ως εκ τούτου, πιθανότατα δεν δίνουμε αρκετή προσοχή σε ορισμένες από τις εναλλακτικές λύσεις που φαίνεται να είναι σε θέση να παραδώσουν. Για παράδειγμα, οι εκτυπωτές αποτύπωσης κηρού (που εξακολουθούν να είναι ακανόνιστα ακριβοί) από το Solidscape επιτυγχάνουν καταπληκτικά επίπεδα λεπτομέρειας απλά με την εργασία με μια πιο κατάλληλη ουσία και με συνδυασμό πρόσθετων και αφαιρετικών βημάτων. Αλλά οι αφαιρετικές διαδικασίες δεν είναι σέξι και η έξοδος από αυτούς τους εκτυπωτές είναι ένα εύθραυστο υλικό που λειτουργεί μόνο ως καλούπι χύτευσης. Χωρίς δημοφιλή έκκληση, οι πιθανότητες των τιμών που πέφτουν είναι πολύ περιορισμένες.

Η στερεολιθογραφία είναι μια άλλη ενδιαφέρουσα επιλογή με πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα: οι υφιστάμενοι εκτυπωτές αξίας 30.000 δολαρίων με υψηλή ακρίβεια φαίνεται να πηγαίνουν toe-to-toe με συσκευές χαμηλού κόστους όπως η επικείμενη φόρμα 1. Αλλά η βρώμικη και σπάταλη αρχή λειτουργίας περιορίζει και την pop appeal τους .

Μια μέρα, μπορεί να υλοποιηθεί μια λύση αστραγάλων σφαίρας. αν συμβαίνει, θα είναι πιθανώς κάτι σαν καμία από τις υπάρχουσες τεχνολογίες με τις οποίες δοκιμάζουμε. Μέχρι τότε, θα πρέπει να επικεντρωθούμε στη διαδικασία, όχι στο εργαλείο που είναι πιο συνηθισμένο στη συγκεκριμένη εβδομάδα.

Μια ποικιλία από CNC-κατεργασμένα, ρητίνη-χυτά μέρη.

Εάν συμμετέχετε σε ένα ιδιαίτερα επαναστατικό ή φοβερό έργο και θέλετε να γράψετε για αυτό για την Πέμπτη 3D ή έχετε κάποιο σχετικό προϊόν που θέλετε να αναθεωρήσετε ή να γράψετε, επικοινωνήστε με τον Eric Weinhoffer στο [email protected] Ευχαριστώ για την ανάγνωση!