Революция в праздничных традициях: 3D-печатаемый Щелкунчик ломает стереотипы

В Fast Radius мы серьезно относимся к праздникам. Мы также преданы нашей миссии — делать возможным новое.

В этом декабре мы приняли вызов объединить наш праздничный дух и экспертизу в аддитивном производстве, чтобы создать свою версию классики рождественского атрибута: щелкунчика для орехов. Наш финальный продукт действительно невозможно изготовить никаким традиционным способом. К тому же, он реально может расколоть грецкий орех. Вот как мы это сделали.

Проектирование

Процесс проектирования начался с оценки нескольких различных методов раскола ореха.

В конечном итоге мы выбрали механизм зубчатое колесо — зубчатая рейка (rack and pinion), который преобразует вращательное движение зубчатого колеса (шестерни) в поступательное движение рейки (стержня, дробящего орех).

Этот дизайн дал нашим инженерам возможность продемонстрировать экспертизу в проектировании для аддитивного производства: мы изготовили этот щелкунчик как единую 3D-печатаемую деталь вместо 12+ деталей, которые потребовались бы при традиционном производстве.

Инженерное проектирование

После того как мы определились с дизайном, позволяющим консолидировать все части щелкунчика — включая шестерни, ручку, рейку, рукоятку — в единую деталь, нам нужно было убедиться, что щелкунчик создаст силу, необходимую для раскола скорлупы грецкого ореха.

Мы обратились к научной литературе по теме (она существует, правда!) и выполнили приблизительные расчеты «на салфетке», чтобы определить размер шестерни, передаточное число и конструкцию ручки, необходимые для создания нужной силы.

Также нам нужно было гарантировать, что шестерни будут функционировать после печати. Дизайн должен был балансировать вращательные зазоры для удаления порошка, обеспечивая при этом эффективное зацепление зубьев шестерен. Для этого мы обеспечили минимальный зазор 0,5 мм на каждой сопрягающей поверхности.

Хотя изначально мы рассматривали комбинацию металлических и пластиковых 3D-печатаемых деталей, мы решили напечатать щелкунчик полностью на принтере HP Jet Fusion 580 Color 3D Printer. Это оборудование относительно ново на заводе Fast Radius, и мы хотели его протестировать. Мы знали, что материал HP 3D High Reusability CB PA12, используемый в 580, может создавать долговечные, жесткие и прочные детали, способные расколоть орех, потому что его механические свойства почти идентичны PA 12, которым мы печатали миллионы деталей на принтерах HP 3D Jet Fusion 4200. Однако сам принтер 580 немного отличается от 4200, поэтому мы скорректировали дизайн и ориентацию под объем печати 580.

Финальный продукт

Наше тщательное проектирование и инженерия окупились. Щелкунчик вышел с принтера полностью функциональным и готовым к использованию.

Чтобы придать щелкунчику дополнительного шика, наш главный дизайнер вдохновился каррионными часами и создал две прозрачные детали, накрывающие рейку и шестерню. Мы сделали эти детали из материала Whip Mix на технологии Carbon® Digital Light Synthesis™. В итоге мы оставили только меньший купол, чтобы легче фотографировать механизм в действии.

…И это история щелкунчика Fast Radius. Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть его в действии! Возможно, мы только что заложили основы новой праздничной традиции.

Готовы приступить к производству деталей с Fast Radius?

Начните расчет стоимости