3D Printing Revolution: the Complex Reality - 💡 Fix My Ideas

3D Printing Revolution: the Complex Reality

3D Printing Revolution: the Complex Reality


Auteur: Ethan Holmes, 2019

3D Thursday is een functie over CNC-verspanen, 3D-printen, 3D-scannen en 3D-ontwerp dat elke donderdag in MAKE verschijnt.

Deze miniatuur, uiterst nauwkeurige assemblage begon met een CAD-model en niet veel meer. Het kostte ongeveer $ 10 om het thuis te maken - zonder dat een 3D-printer vereist was.

In de afgelopen paar jaar heeft het concept van goedkope 3D-printing de harten en geesten van miljoenen geeks veroverd. De allure van een aanstaande industriële revolutie is ook doordrongen van de mainstream: nemen De econoom, die alleen al het laatste jaar ongeveer twee dozijn artikelen over deze technologie bevatte. Er moet iets in de lucht zijn!

De charme van 3D-printen is gemakkelijk te begrijpen, vooral omdat het samenvalt met de renaissance van de DIY-beweging op internet. Maar al deze positieve buzz heeft ook een interessant nadeel: het maakt gemakkelijk over het hoofd te zien dat de belangrijkste belemmeringen voor de thuisproductie erg diep gaan en waarschijnlijk niet zullen worden beïnvloed door de komst van een nieuwe generatie gereedschappen.

Immers, betaalbare en hobbyistischvriendelijke productietools die veelhoeken omzetten in fysieke objecten zijn al meer dan een decennium beschikbaar. Neem desktop-CNC-frezen, bijvoorbeeld: thuis- of kantoorvriendelijk en kost ongeveer evenveel als een 3D-printer, ze hebben een revolutie teweeggebracht in het leven van veel juweliers en tandartsen; ze hebben ook nogal wat andere niche-industrieën wakker geschud. Maar sparen voor een kleine gemeenschap van hobbyisten, hebben deze zelfstandige en opgeruimde molens niet on-demand productie in onze garages of woonkamers gebracht.

Roland MDX-15 - een desktop-sized, ingesloten CNC-molen populair bij juweliers. Dit model debuteerde ongeveer 12 jaar geleden op de markt.

CNC-molens en 3D-printers verschillen op veel manieren, maar ze hebben ook veel gemeen; en als we naar de parallellen kijken, is het redelijk om te vermoeden dat de vooruitzichten voor thuisfabricage relatief weinig te maken hebben met de keuze voor een bepaald hulpmiddel.

Ontwerp voor maakbaarheid

Iedereen kan een open-source 3D-renderer zoals POV-Ray of Blender downloaden en snel leren om een ​​bol of een kubus in 3D te tekenen. Maar nadat de eerste opwinding voorbij is, moeten we de blues onder ogen zien: de meesten van ons hebben niet de vaardigheid of het doorzettingsvermogen om de volgende te maken avatar binnenkort.

Hetzelfde geldt voor industrieel ontwerp - om een ​​aantal redenen:

  • CAD is echt moeilijk. Het verkrijgen van vaardigheid in een CAD-toepassing is nog moeilijker dan het beheersen van een universele 3D-tool. Het kost honderden uren praktijk om eenvoudig het punt te bereiken waarop je een tweedimensionaal invoerapparaat (en een even tweedimensionaal scherm) kunt gebruiken om complexe organische vormen of ingewikkelde mechanische assemblages nauwkeurig te schetsen.
  • Industrieel design is veel meer dan op het eerste gezicht te zien is. De meesten van ons zouden, zelfs als ze een hypothetische 3D-printer krijgen die onberispelijke onderdelen uit metaal van onze keuze maakt, nog steeds geen werkende nagelknipper of blikje frisdrank kunnen produceren. Industrieel ontwerpers besteden jaren aan het bestuderen van het ontwerp, het potentiële gebruik en de praktische afwegingen van alles, van rechte tandwielen tot honderden verschillende soorten koppelingen, scharnieren, gewrichten of nokken. Er zijn minstens vier geavanceerde ontwerpbeslissingen die het deksel van een doos met Tic Tac's zijn gaan maken.
  • Werktuigbouwkunde is een echte wetenschap. Kunststoffen en metalen zijn tamelijk onvolmaakte en kieskeurige materialen; ze zijn niet gemakkelijk om te zetten in onderdelen die tegelijkertijd duurzaam, praktisch en esthetisch zijn. Platte vellen van deze materialen zijn bijna altijd teleurstellend wiebelig en gemakkelijk te buigen. Zelfs items zo triviaal als telefoonhoesjes en Legoblokjes maken gebruik van zorgvuldig geplaatste ribben, hoeksteunen en nokken om te voorkomen dat de onderdelen vervormen of uit elkaar vallen. De basisprincipes van de engineering hebben tijd nodig om zich meester te maken van en correct toe te passen in uw werk.
  • Productieprocessen zijn niet perfect - en zullen niet snel zijn. Het ontwerp van onderdelen wordt sterk gecompliceerd door de noodzaak om rekening te houden met fabricagetoleranties, materiaalkrimp, minimale kenmerkgrootte, de noodzaak om het onderdeel door het proces te ondersteunen, enzovoort. Zeer weinig geavanceerde ontwerpen kunnen snel worden geschetst en in grote lijnen worden verspreid zonder aandacht te schenken aan deze factoren, en ze aan te passen voor zowel de algemene productiemethode als voor de specifieke kopie van de machine die wordt gebruikt om het onderdeel te maken.

Een zeer dun maar zeer stijf basisplatform dat werd gebruikt in het project dat eerder werd afgebeeld. Let op het gebruik van verstevigingsribben.

Het hoge profiel van 3D-printen betekent dat een grote meerderheid van de mensen die tegen lage kosten ABS-extruders kopen in de hitte van het moment niet zullen weten hoe moeilijk het is om van ideeën naar haalbare onderdelen te gaan. Dat kan de gemeenschap op de lange termijn pijn doen.

Uiteraard is universele beschikbaarheid van ontwerpvaardigheden niet strikt noodzakelijk: het is mogelijk om genoegen te nemen met een model waarbij de geselecteerde experts hun ontwerpen gratis publiceren en miljoenen andere gebruikers gewoon op "afdrukken" klikken. Maar dit brengt ons bij een ander probleem ...

Naar onderdelen van technische kwaliteit

Een compleet chassis voor Omnibot mkII, gemaakt van een hoogwaardig technisch plastic, siliconenrubber en een assortiment metalen onderdelen.

De bestaande hobbyistvriendelijke additieve prototyperingsmethoden hebben de neiging om onderdelen te produceren uit een zeer smalle materiaalkeuze, die allemaal tamelijk slechte mechanische eigenschappen vertonen; er zijn geen tekenen dat dit de komende jaren zal veranderen. Bij CNC-fabrieken is de situatie veel beter - maar sommige van de essentiële materialen blijven moeilijk of duur om te verwerken (de meeste rubbers laten zich bijvoorbeeld niet zo goed machineren).

In populaire weergave zijn 3D-printers een hulpmiddel waarmee we vrijwel alles direct kunnen maken; deze manier van denken wordt geïllustreerd door de commerciële wapenrace om FDM-machines te leveren die in kleur afdrukken. Maar dit streven kan misleidend zijn: zoals het nu is, zijn zowel 3D-printen als CNC-bewerkingen vaak nuttiger voor het produceren van tooling-patronen, dat wil zeggen vormen die dienen als input voor een later, meer gespecialiseerd productieproces.

In de industriële wereld worden CNC-gefabriceerde patronen gebruikt voor thermovormen, metaalstempelen, spuitgieten en verschillende gietsoorten. Niet al deze apparaten kunnen thuis veilig en goedkoop worden geprobeerd, maar sommige zijn verrassend eenvoudig om mee te werken. Zo combineert harsgieten eenvoudig in gebruik met extreme betrouwbaarheid en een breed scala aan eigenschappen die voor de laatste onderdelen bereikbaar zijn. Zonder geavanceerde apparatuur kunt u squishy rubbers maken in elke gewenste kleur - en vijf minuten later overschakelen op een composietmateriaal versterkt met koolstofvezels of glas.

Een relatief eenvoudige, uit één stuk bestaande mal voor het gieten van hars.

Natuurlijk kunnen deze productieworkflows worden beheerst door elke vastberaden hobbyist. Niettemin voegen ze een ander niveau van complexiteit toe dat voor velen onverwacht en onoverkomelijk kan zijn; de obsessie met directe maakbaarheid helpt heel weinig.

Waar staan ​​we echt?

Ik ben enthousiast over 3D-printen, maar ook ongemakkelijk met onze manier van denken over de toekomst van thuisproductie. Voor de gedreven hobbyisten is de printer gewoon een ander hulpmiddel waarmee ze hun ontwerpen tot leven kunnen brengen. Het deelt veel van zijn problemen met de aanpak die eerder bestond - en voegt zijn eigen serieuze uitdagingen toe aan de mix. Misschien is het beste wat we kunnen doen om van de maakindustrie te leren, in plaats van de vroegtijdige dood te verkondigen.

In feite kan de preoccupatie met het opnieuw uitvinden van het productieproces ervoor zorgen dat we beginnen met wortel te schieten in de verkeerde oplossing: de populaire ABS-extruders zijn mogelijk niet in staat om een ​​redelijke precisie te bereiken en produceren consistente en voorspelbare resultaten, gewoon vanwege de beperkingen van het materiaal: zijn buitengewoon kleverige consistentie en een slecht gedefinieerd smeltpunt maken het moeilijk om de afzetting ervan te beheersen. De hoge temperatuurgradiënten die in het proces worden gecreëerd, werken ook niet in het voordeel van de technologie.

Daarom geven we waarschijnlijk niet genoeg aandacht aan enkele van de alternatieven die lijken te kunnen leveren. De (nog steeds waanzinnig dure) wax depositieprinters van Solidscape bereiken bijvoorbeeld verbazingwekkende details door eenvoudigweg te werken met een meer geschikte substantie en door additieve en subtractieve stappen te combineren. Subtractieve processen zijn echter niet sexy en de uitvoer van deze printers is een kwetsbaar materiaal dat alleen als gietvorm werkt. Zonder populair beroep, zijn de kansen dat de prijzen naar beneden komen vrij klein.

Stereolithografie is een andere interessante keuze met veelbelovende resultaten: de bestaande, zeer nauwkeurige $ 30.000-printers lijken van teen tot teen te gaan met goedkope apparaten zoals de aankomende vorm 1. Maar het slordige en verspillende werkingsprincipe beperkt hun aantrekkingskracht op de poppen ook .

Op een dag kan er een oplossing met een zilverkogel ontstaan; als dat zo is, is het waarschijnlijk niet zoiets als een van de bestaande technologieën waarmee we experimenteren. Tot die tijd loont het om je te concentreren op het proces, niet op de meest gehypte tool van deze week.

Een assortiment CNC-bewerkte, hars-gegoten onderdelen.


Als je betrokken bent bij een bijzonder revolutionair of geweldig project en er graag over wilt schrijven voor 3D-donderdag, of als je een gerelateerd product hebt waarvan je wilt dat we het bekijken of schrijven, neem dan contact op met Eric Weinhoffer via [email protected] Bedankt voor het lezen!



U Bent Wellicht Geïnteresseerd Zijn

The Magic of Northlandz

The Magic of Northlandz


Boekbespreking: het boek van Audacity

Boekbespreking: het boek van Audacity


Budgetvriendelijke Maker Shed Gift Guide!

Budgetvriendelijke Maker Shed Gift Guide!


Itsabob: New Toy transformeert ballonnen in speelse kunstobjecten

Itsabob: New Toy transformeert ballonnen in speelse kunstobjecten