09.04.2018 в 19:50   3dmodeller

Как Nix 3D печатает оптически прозрачные функциональные световые трубки

Цвет может иметь огромное влияние на то, как мы интерпретируем мир вокруг нас, но большая часть нашего общения вокруг цвета достигается в устной форме или с помощью произвольных стандартов и схем именования. То, как большинство из нас думает о цвете, является аналоговым, но основанный на Онтарио Nix хочет превратить цвет в цифровой опыт.

Лабораторные инструменты уже существуют для точного определения цвета, но эти инструменты доступны только для ограниченного рынка из-за их ценовой точки и кривой обучения. Датчик цвета Nix Pro, а также Nix Mini Color Sensor, призваны открыть новые рынки для цветочувствительности с помощью простых в использовании и доступных карманных устройств.

Цветной датчик Nix Pro и Nix Mini Color Sensor — это простые в использовании портативные устройства для определения цвета.

С момента запуска своего продукта Nix увидела, что их датчики приняты для приложений, начиная от индивидуального макияжа, адаптированного к тону кожи пользователя, до контроля качества для яичных желтков и лосося, прежде чем они попали на полки бакалеи. Они даже получили премию Red Dot Design Award.

 

Создание интуитивно понятного инструмента с убедительным дизайном не происходило автоматически. Для достижения окончательного дизайна потребовалось много прототипов. Nix выбрал 3D-принтер формы 2 для его небольшого размера и способности печатать как в непрозрачных, так и прозрачных материалах. Команда использует черную смолу для печати корпусов и прозрачную смолу для прозрачных компонентов, таких как линзы и внутренние световые трубки.

 

В этой статье мы сосредоточимся на основах проектирования легких трубок и конкретном рабочем процессе Nix для прототипирования этих иногда сложных компонентов.

 

Соображения для проектирования легких трубок

Вообще говоря, световая труба представляет собой оптическое волокно или сплошной прозрачный пластиковый стержень для передачи света от светодиода, установленного на печатной плате (PCB), к пользовательскому интерфейсу устройства. Если вы видели небольшой мигающий свет на маршрутизаторе, например, или игрушечный робот с зажженными глазами, вы видели свежую трубу в действии.

Легкая труба представляет собой оптическое волокно или сплошной прозрачный пластиковый стержень для передачи света от светодиода, установленного на печатной плате (PCB), к пользовательскому интерфейсу устройства.

Светлые трубы работают, перенося свет от точки входа в точку выхода через оптически прозрачную среду. При проектировании легких труб важно учитывать, как минимизировать потерю света и как эффективно использовать наименьшее количество светодиодов.

 

Подгонка и толерантность

Продукт Nix имеет ромбовидную форму, поэтому их легкие трубы должны находиться в этом ограничении. Это вызывает множество вопросов. Как они будут вписываться внутрь? Насколько они велики? Как они будут взаимодействовать со светодиодами разных размеров?

 

Было легко сделать проекты, которые, казалось, работали в САПР, но гораздо сложнее проектировать детали, которые хорошо работали на физических прототипах. Заключительный проект требовал вмешательства или хорошей привязки, что команде требовалось много раз проверять на физических прототипах, чтобы получить правильное ощущение.

 

Выбор материала и последующая обработка

Как мы обсудим далее ниже, выбор правильного метода изготовления и материала может быть сложным, особенно во время прототипирования, когда требуется много разных итераций в короткие сроки. Для Nix были включены акриловые акценты с акцентом на лазерную резку, акриловые с ЧПУ, 3D-печатные формы и непосредственно 3D-печатные пластики.

 

Formlabs Clear Resin отлично подходит для отображения внутренних деталей, светодиодов корпуса или создания окон. Узнайте, как отполировать Clear Resin для прозрачной обработки или читать дальше, чтобы увидеть конкретный рабочий процесс Nix.

 

Дизайн для производства

Как и в случае с любым аппаратным компонентом, легкая труба, которая выглядит и работает правильно в готовом прототипе, может быть трудно получить успешно навалом. В процессе проектирования рассмотрите, какой будет окончательный материал, и будет ли возможность массового производства конечной детали.

 

Различные материалы требуют различных методов пост-обработки, что может занять много времени, поэтому важно учитывать, как детали будут завершены во время проектирования. Например, избегайте добавления большого количества сложных канавок к части, которая должна быть тщательно отшлифована, так как это увеличит время и затраты, необходимые во время последующей обработки.

 

Дальнейшее чтение

Изучите пример: как спроектировать световые трубки (Fictiv)

Основы светодиодных трубок (электронный дизайн)

Метод прототипирования для оптически прозрачных деталей

Потребовалось некоторое время, чтобы Nix нашел прозрачный материал, достаточно универсальный для прототипирования внутренних световых трубок в их датчиках.

 

С лазерным резким акрилом материал был чистым, но мог производить только двумерные экструдированные формы. С обработанным ЧПУ акрилом поверхности стали облачными, поэтому они не смогли достичь желаемого внутреннего отражения, если команда не полировала части с зубной пастой или пламенем. Они могли создавать трехмерные печатные формы, но этот процесс занял много времени.

 

Первоначально Nix выбрала аутсорсинг деталей с ЧПУ. Несмотря на то, что у них была собственная машина с ЧПУ в офисе, им было трудно достичь разрезов, необходимых для маленьких, сложных легких трубок. Для каждого прототипа этот процесс ЧПУ занял 3-5 дней, а стоимость за часть иногда составляла сотни долларов.

 

Для одной части это не будет большой проблемой. Однако многие прототипы неизбежно терпят неудачу, прежде чем приступить к окончательному дизайну. Расходуя столько времени и денег на каждую итерацию, добавляя недели или даже месяцы времени — и тысячи долларов — к процессу разработки продукта.

 

Рабочий процесс: трехмерные печатные трубы с прозрачной смолой

Nix с самого начала использовал 3D-принтеры Formlabs, начиная с Form 1+ наряду с станком с ЧПУ, когда компания была основана в спальне 10x10. Теперь они используют 3D-принтер стереолитографии для настольной системы форм 2. Трехмерные печатные световоды в Clear Resin означали, что они могут печатать десять разных объективов на одной платформе сборки днем, а не ждать дней между итерациями.

 

Для каждой версии процесс начинается с программного обеспечения САПР и заканчивается завершенным прототипом для тестирования.

 

Во-первых, команда создает новый дизайн легких труб или набор дизайнов в САПР. Импортируйте дизайн в программное обеспечение Formlabs PreForm и убедитесь, что он оптимально ориентирован и поддерживается для успешной печати. При необходимости они могут размещать несколько объективов на одной платформе.

Линзы печатаются с использованием прозрачной смолы на 25 микрон.

Команда удаляет детали со сборной платформы и удаляет опоры с помощью комплекта для заполнения формы 2.

Каждая часть проверяется на наличие пузырьков или других дефектов, которые могут препятствовать прохождению света. Части тщательно промываются изопропиловым спиртом (IPA) с использованием комплекта Finish Kit или Form Wash. Если остатки останутся, детали выйдут кусковыми и липкими, что вызовет проблемы во время полировки, поэтому детали должны быть полностью промыты.

После промывки частей их можно полировать с помощью чистящего средства Novus 1 (или лака по вашему выбору).

Чтобы отшлифовать части, команда накладывает наждачную бумагу на кусочек пробковой доски, на которой есть некоторые, и закручивает линзы в случайном порядке, чтобы избежать следов на поверхности. Грунт наждачной бумаги увеличивается до тех пор, пока детали не будут отполированы до удовлетворительных результатов.

Результатом является функциональная, оптически прозрачная часть, которая может быть включена в прототипы Nix.

Фотографии предоставлены Nix. Поскольку светлые трубы довольно малы, в некоторых случаях для демонстрации наглядной ясности использовался более крупный трехмерный печатный куб.

Трехмерные печатные трубки на форме 2

Стереолитография Технология 3D-печати позволяет сделать четкие распечатки на рабочем столе и устраняет непрозрачность прозрачных деталей, таких как легкие трубы. Formlabs Clear Resin отлично подходит для жидкостей и плесени, оптики, освещения и любых деталей, требующих прозрачности.

Комментарии: