Realizujeme projekty na škole s využitím 3D tisku, 16. díl

Tags: 3D tisk | Autodesk | Inventor | Petr Fořt | SPŠ

V dneš­ním díle na­še­ho se­ri­á­lu vě­no­va­né­mu pro­ble­ma­ti­ce 3D tisku a jeho vy­u­ži­tí ve výuce se do­dí­vá­me na uni­fi­ka­ci vý­ro­by s vy­u­ži­tím 3D tisku, která může vý­raz­ně zjed­no­du­šit tvor­bu va­ri­ant pro­jek­tů. Těch­to po­stu­pů lze s vý­ho­dou vy­u­žít pře­de­vším při re­a­li­za­ci slo­ži­těj­ších pro­jek­tů, u kte­rých je vý­hod­né apli­ko­vat již vy­zkou­še­né a od­la­dě­né po­stu­py, a to jak v ob­las­ti kon­struk­ce, tak v ob­las­ti 3D tisku.

Parametrický digitální prototyp

Pro­jekt je velmi vý­hod­né po­sta­vit na pa­ra­me­t­ric­kém zá­kla­dě. Jed­not­li­vé sou­čás­ti lze díky těmto po­stu­pům snad­no mo­di­fi­ko­vat a vy­hne­me se řadě pro­blé­mů s mo­di­fi­ka­cí roz­mě­rů a tvaru sou­čás­tí, které jsou ob­vyk­lé u ne­pa­ra­me­t­ric­kých ob­jek­tů. Na­pří­klad pro­duk­ty Au­to­de­s­ku, kon­krét­ně Au­to­de­sk In­ven­tor dis­po­nu­je adap­tiv­ním mo­de­lo­vá­ním, který umožňuje velmi efek­tiv­ní mo­di­fi­ka­ce sou­čás­tí vzá­jem­ným pro­vá­zá­ním roz­mě­ro­vých vazeb bez nut­nos­ti je­jich přímé de­fi­ni­ce.

Detail řízení pomocí servopohonu

Po­třeb­ná mo­di­fi­ka­ce sou­čás­tí je pak velmi efek­tiv­ní a vy­ža­du­je často pouze změnu je­di­né­ho roz­mě­ru. Změny se ná­sled­ně pro­mít­nou do ge­o­me­t­rie všech na­va­zu­jí­cích sou­čás­tí. Pokud si na­sta­ví­me již ve vý­cho­zí de­fi­ni­ci ge­o­me­t­rie sou­čás­tí na úrov­ni se­sta­vy adap­tiv­ní vazby, mů­že­me tak vý­raz­ně snad­ně­ji vy­tvá­řet va­ri­an­ty.

Pohon zadní nápravy řešený variabilně dvěma elektromotory

Navrhujeme unifikované varianty automobilu

Jako pří­klad po­u­ži­ji sadu au­to­mo­bi­lů, kte­rou vy­u­ží­vá­me ve výuce pro de­mon­stra­ci mož­nos­tí 3D tisku a vy­u­ží­vá­me je i v růz­ných stu­dent­ských pro­jek­tech ve spo­je­ní s elek­tro­nic­ký­mi sys­témy. Zá­kla­dem ná­vr­hu je se­sta­va pod­voz­ku au­to­mo­bi­lu. Ta je při­pra­ve­na s ohle­dem na její jed­no­du­chou mo­di­fi­ka­ci jako čistý adap­tiv­ní model z ně­ko­li­ka sou­čás­tí. Délka pod­voz­ku a jeho roz­vor je řízen ně­ko­li­ka zá­klad­ní­mi pa­ra­me­t­ry. Celý model pod­voz­ku je pak ge­ne­ro­ván na zá­kla­dě změn hod­not pa­ra­me­t­rů pro po­tře­by kon­krét­ní se­sta­vy.

Pro zjed­no­du­še­ní vý­ro­by va­ri­ant au­to­mo­bi­lu po­u­ží­vá­me vět­ši­nou uni­fi­ko­va­ná kola s na trhu běžně do­stup­ný­mi pne­u­ma­ti­ka­mi. Pouze v pří­pa­dě po­tře­by vět­ších kol pra­cu­je­me se sou­část­mi tiš­tě­ný­mi na 3D tis­kár­nách z PET-G a TPU ma­te­ri­á­lu. U TPU va­ri­an­ty mu­sí­me ovšem po­čí­tat vždy s vý­raz­ně vyš­ší­mi dél­ka­mi tis­ko­vých časů.

Kompletně osazená elektronika pro RC verzi modelu

Snadná montáž součástí

Dal­ším kro­kem k úspěš­né uni­fi­ka­ci sou­čás­tí je kon­strukč­ní ře­še­ní snad­né mon­tá­že pře­váž­ně vy­u­ži­tím šrou­bo­vých spojů. Zřej­mě ce­no­vě nej­do­stup­něj­ší va­ri­an­tou jsou pro naše po­tře­by šrou­by M3, které jsou nejen levné, ale pře­de­vším běžně do­stup­né na trhu se spo­jo­va­cím ma­te­ri­á­lem v růz­ných dél­kách a pro­ve­de­ní. V na­šich pro­jek­tech jsou za­stou­pe­ny pře­de­vším šrou­by s vál­co­vou hla­vou, které jsou velmi odol­né i při hrub­ším za­chá­ze­ním se šrou­bo­vá­kem.

Le­pe­ní sou­čás­tí na­jde­te v na­šich pro­jek­tech mi­ni­mál­ně. Ma­te­ri­á­ly jako PET-G lze lepit po­mo­cí hus­té­ho mo­de­lář­ské­ho vte­ři­no­vé­ho le­pi­dla, ale i tak se jedná o ne pří­liš pří­jem­nou práci. Dlou­ho­do­bě se uka­zu­je také, že snad­ná opra­vi­tel­nost se­stav je v pří­pa­dě růz­ných akcí školy pro nejmlad­ší tech­ni­ky oprav­du k ne­za­pla­ce­ní. Mo­de­ly po růz­ných ná­ra­zech a pá­dech je možné velmi rych­le a levně uvést do pů­vod­ní­ho pro­vo­zu. Zvláš­tě tuto mož­nost oceňujeme v pří­pa­dě RC au­to­mo­bi­lů, které často při­chá­zí o ná­raz­ní­ky, pří­pad­ně jiné kon­strukč­ní díly.

Modulární karoserie modelu pro variantu sportovního automobilu

Snadná zaměnitelnost podsestav

Uni­fi­ka­ce sou­čás­tí ne­mu­sí být fi­nál­ním ře­še­ním pro­blé­mu pří­pra­vy se­stav pro 3D tisk. V pro­jek­tech je vhod­né jít ještě dále a uni­fi­ko­vat celé pod­se­sta­vy. U au­to­mo­bi­lů v naší ukáz­ce je často za­stou­pe­na jedna kon­strukč­ní va­ri­an­ta pod­voz­ku, na který jsou vy­sta­vě­ny ná­sled­ně různé ka­ro­se­rie. Pokud má pod­vo­zek ne­vy­ho­vu­jí­cí roz­vor, je pro­ta­žen stře­ním dílem. Pokud má pod­vo­zek tři ná­pra­vy místo dvou je roz­ší­řen o další ná­pra­vu pří­dav­ným mo­du­lem. Stej­ná uni­fi­ka­ce platí na­pří­klad pro ří­ze­nou před­ní ná­pra­vu, pří­pad­ně pro pohon zadní ná­pra­vy.

Čelní pohled na přední řízenou nápravu

Ka­ro­se­rie au­to­mo­bi­lu je opět ře­še­na jako uni­fi­ko­va­ná pod­se­sta­va, která je mon­to­vá­na z ně­ko­li­ka sou­čás­tí. Lze tak snad­no při­pra­vit na­pří­klad model ná­klad­ní­ho au­to­mo­bi­lu stej­ně dobře jako spor­tov­ní, lehce retro vůz.

Konstrukční návrh modelu před dokončením a přípravou pro 3D tisk

Díky roz­lo­že­ní se­sta­vy na sadu snad­no za­mě­ni­tel­ných sou­čás­tí je pak pouze otáz­kou chvil­ky vý­ro­ba jed­not­li­vých ba­rev­ných va­ri­ant. Lze tak vy­ro­bit řadu ba­rev­ných va­ri­ant bez nut­nos­ti apli­ka­ce slo­ži­těj­ších po­stu­pů ba­rev­né­ho FDM tisku.

Unifikace elektroniky a řízení

Celá řada na­vr­že­ných au­to­mo­bi­lů byla od za­čát­ku jak roz­mě­ro­vě, tak kon­strukč­ně na­vr­že­na s ohle­dem na snad­nou vý­ro­bu jed­not­li­vých sou­čás­tí na tis­kár­ně Prusa MK3S a MK3S+. Hlav­ní myš­len­kou od za­čát­ku ne­by­la jen uni­fi­ko­va­ná kon­struk­ce se­sta­vy, ale také mož­nost její snad­né kon­ver­ze na RC ří­ze­ní. Všech­ny va­ri­an­ty, které ná­sled­ně vznik­ly mají i své po­hy­bu­jí­cí se pro­tějš­ky, na kte­rých jsme si vy­zkou­še­li další za­jí­ma­vé kon­strukč­ní a ma­te­ri­á­lo­vé po­stu­py.

Hotový model pro letní sezónu

Závěr

Více pro­jek­tů ře­še­ných nejen ve spo­je­ní s 3D tis­kem si mů­že­te pro­hléd­nout na na­šich škol­ních strán­kách www.​spszr.​cz.

Model pro zimní sezónu