Использование 3D-принтеров Markforged для BattleBots

BattleBots - это телесериал, в котором команды проектируют, создают и эксплуатируют 250-фунтовые машины с дистанционным управлением, которые сражаются на заполненной опасностями арене - BattleBox. Шоу началось в 2000 году на Comedy Central, и его влияние распространилось по всему миру. Ежегодно проводятся десятки любительских соревнований, где каждый может построить роботов размером от 150 граммов до 250 фунтов и сразиться с ними. Теперь шоу транслируется на канале Discovery, а премьера нового сезона состоится в эту пятницу, 7 июня, в 20:00 по восточному стандартному времени. В последние два сезона у меня была возможность создавать BattleBots и соревноваться на них в составе команды Valkyrie.

Загрузите наше бесплатное руководство покупателя

Что постоянно вызывает мой интерес к боям роботов, так это бесконечный компромисс в дизайне, потому что у каждого класса есть строгие ограничения по весу. Вы добавляете вес оружию для больших попаданий? Чтобы бронировать для лучшей защиты? Электроника для большей мощности? В каждом дизайне вы должны тщательно сбалансировать свой весовой бюджет, чтобы создать то, что вы считаете оптимальным. Я вошел в сообщество боевых роботов в 2016 году, начав с малого с килограммового робота под названием Foiled. Изначально это был просто забавный побочный проект для проверки прочности деталей Markforged, но постепенно я стал все больше и больше участвовать в боях с роботами, участвуя в более чем 15 соревнованиях за последние 3 года. В составе команды инженеров из Бостона мы создавали роботов весом от 1 фунта до 30–250, и в итоге мы заняли место в сезоне BattleBots 2018 вместе с Valkyrie.

Когда роботы увеличиваются, вы должны подготовиться к тому, что ваш бот будет подброшен на 12 футов в воздух, раздавлен силой 35000 фунтов или разбит 60-фунтовым диском, вращающимся со скоростью 2000 об / мин - и после этого все еще будет работать. BattleBots имеет строгий лимит веса в 250 фунтов. Роботы такого размера часто имеют алюминиевые или стальные рамы, стальное оружие и броню. Оружие Валькирии, например, вырезано из стали AR500 - того же материала, который они используют для изготовления снегоочистителей и бронетехники. Так что компромисс становится более важным и дорогостоящим, если вы неправильно балансируете весы.

Любой вес, сохраненный в одной области робота, может быть применен к другой. Например, более легкая трансмиссия может означать более толстую броню, которая дает роботу лучшие возможности защиты. Но все складывается и по-другому. Если вы сосредоточитесь на более тяжелом оружии, вам, возможно, придется пожертвовать опорными элементами трансмиссии, что может увеличить частоту отказов двигателя, поэтому вам нужно купить больше запасных двигателей. Если вы стремитесь к более легкой раме, вам может потребоваться больше затрат на материалы и производство, что отнимет больше денег и времени и затруднит воспроизведение детали в случае ее поломки. Вот почему мы обратились к Markforged, когда начали проектировать и строить Valkyrie в 2018 году, а также улучшили дизайн для сезона BattleBots 2019 года.

Принтеры Markforged предоставляют широкий выбор материалов на выбор в зависимости от конкретных потребностей детали. В каждом случае Markforged позволил нам разработать оптимизированные и легкие компоненты, которые нам пришлось бы производить из более тяжелых материалов и более трудоемких методов производства. Мы могли бы напечатать ударопрочные корпуса из кевлара® для нашей электроники, детали, прочные, как алюминий, при небольшом весе, или металлические кронштейны с оптимизированной геометрией, чтобы втиснуться в пространство с малым зазором в роботе.

Бесплатная пробная часть

Во всех этих случаях нам удалось сэкономить вес, но сохранить силу. Без 3D-печати Валькирия была бы меньшим и более слабым роботом. У нас было всего несколько недель на подготовку к сезону, поэтому любой быстрый автоматизированный метод производства был огромным бременем для наших плеч. Мы отправляли детали на принтеры, не беспокоясь о том, чтобы изготовить их самостоятельно, а это означает, что у нас было больше времени, чтобы сосредоточиться на важных для человека задачах, таких как сварка, обработка, тестирование и сборка. Это также означало, что мы больше спали.

Как относительно новая команда по сравнению со многими строителями, которые соревнуются на протяжении десятилетий, мы знали, что нам нужно действовать быстро и быстро итеративно, если мы хотим соответствовать талантливым специалистам высшего уровня. Принтеры Markforged помогли нам разработать более разумный дизайн на протяжении всего процесса. Чтобы подготовиться к сезону BattleBots 2019 года, мы распечатали более 200 деталей. Вот четыре области, в которых принтеры помогли нам работать быстро и эффективно:

Создание прототипа

Валькирия - изящный робот со множеством причудливой геометрии, из-за которых все вместе едва умещается внутри. Прежде чем мы начнем производить любую новую часть робота, мы сначала распечатываем ее и устанавливаем напечатанную часть на робота, чтобы убедиться, что она подходит так, как нам нужно.

Инструменты и приспособления

‍ Поскольку многие элементы Valkyrie имеют сложные контуры или составные углы, мы использовали детали, напечатанные на 3D-принтере, для фиксации деталей, чтобы правильно настроить компоненты, которые мы обрабатываем при их изготовлении. Это варьировалось от мягких губок для обработки звездочек до кондукторов для совмещения и нарезания резьбы в раме и до индексирующих приспособлений для настройки заданий.

Части конечного использования ‍

В Valkyrie установлено 55 3D-печатных деталей, изготовленных из различных материалов. Двенадцать из этих частей были металлическими - в основном кронштейны и опоры, которые соединялись с броней или двигателями для сохранения жесткости. Девять частей были из оникса FR для защиты частей от любых огнеметных ботов, с которыми мы можем сражаться. Остальные 34 детали, армированные непрерывным волокном, включали ударопрочные корпуса для электроники, пылезащитные чехлы и структурные опоры, которые играли ключевую роль в поддержании работоспособности Валькирии во время боя.

Благодаря строгому ограничению веса и плотному графику сборки, принтеры Markforged позволили нашей команде разгрузить большую часть производства, чтобы мы могли сосредоточиться на других текущих задачах, чтобы заставить робота работать. Мы знали, что можем создать прочные и надежные детали, которые выдержат нагрузку в BattleBox - во всех наших боях в 2018 году сломалась только одна часть. Многие детали помогли нам сэкономить вес в критических местах, придав им оптимальную геометрию, необходимую для работы.

Ремонт и улучшение на месте

Я лично считаю, что идеального дизайна BattleBots не существует - всегда есть возможности для улучшений и доработок, независимо от вашего опыта. Единственный способ узнать, насколько хорошо работает дизайн - это BattleBox. Ожидается, что во время боев что-то неожиданно выйдет из строя, поэтому лучшие роботы - это те, у кого за плечами много боев:их создатели обнаружили и исправили множество режимов отказа. Некоторые из этих исправлений часто выполняются «на лету», а решения собираются из записок. Остальные будут задокументированы и реализованы в следующем сезоне.

На соревнование Markforged предоставила 4 принтера для поддержки 67 команд, участвовавших в этом сезоне. За 1-2 дня между боями команды могли выявлять проблемы со своими роботами, проектировать решения, распечатывать их и устанавливать на своих роботов перед следующим боем. Вместо того, чтобы делать временный ремонт или устранять недостатки конструкции в течение всего сезона, команды могли изготавливать долговечные детали с необходимой им прочностью, печатая замены или модификации для дальнейшего улучшения роботов для следующего набора боев - так что производительность роботов фактически улучшилась. по ходу сезона. Всего мы напечатали более 160 деталей для 29 команд.

В общем, использование Markforged позволило нам раздвинуть границы дизайна Валькирии. Мы могли быстро выполнять итерации и улучшать, тестировать новые концепции и делать больше, используя то, что у нас было, для создания мощного, элегантного дизайна. Ловите BattleBots по пятницам на канале Discovery, начиная с 7 июня в 20:00, или по средам на канале Science Channel, начиная с 12 июня в 20:00. Подключайтесь, чтобы узнать, как поживает Валькирия!