Revolución de la impresión 3D: la realidad compleja - 💡 Fix My Ideas

Revolución de la impresión 3D: la realidad compleja

Revolución de la impresión 3D: la realidad compleja


Autor: Ethan Holmes, 2019

Jueves en 3D es una característica sobre el mecanizado CNC, la impresión en 3D, el escaneo en 3D y el diseño en 3D que aparece en MAKE todos los jueves.

Este ensamblaje en miniatura de alta precisión comenzó con un modelo CAD y no mucho más. Cuesta alrededor de $ 10 para hacerlo en casa, sin necesidad de una impresora 3D.

En el último par de años, el concepto de impresión 3D de bajo costo ha capturado los corazones y las mentes de millones de geeks. El encanto de una próxima revolución de la fabricación también se ha filtrado en la corriente principal: tomar El economista, que publicó aproximadamente dos docenas de artículos sobre esta tecnología solo en el último año. ¡Algo debe estar en el aire!

El encanto de la impresión 3D es fácil de entender, especialmente porque coincide con el renacimiento del movimiento DIY en Internet. Pero todo este zumbido positivo también tiene un inconveniente interesante: hace que sea fácil pasar por alto que las barreras más importantes para la fabricación doméstica son muy profundas, y probablemente no se verán afectadas solo por la llegada de una nueva generación de herramientas.

Después de todo, las herramientas de fabricación asequibles y amigables con los aficionados que convierten los polígonos en objetos físicos han estado disponibles durante más de una década. Tome las fresadoras CNC de escritorio, por ejemplo: amigables para el hogar o la oficina y que cuestan tanto como una impresora 3D, han revolucionado la vida de muchos joyeros y dentistas; También han sacudido algunas otras industrias de nicho. Pero reservadas para una pequeña comunidad de aficionados, estas fábricas autónomas y ordenadas no han llevado la fabricación a pedido a nuestros garajes o salas de estar.

Roland MDX-15: un molino CNC cerrado, del tamaño de un escritorio, popular entre los joyeros. Este modelo debutó en el mercado hace unos 12 años.

Las fresadoras CNC y las impresoras 3D son diferentes en muchos aspectos, pero también tienen mucho en común; y mirando los paralelos, es razonable sospechar que las perspectivas de la fabricación en el hogar pueden tener relativamente poco que ver con la elección de una herramienta en particular.

Diseño para Fabricabilidad

Cualquiera puede descargar un renderizador 3D de código abierto, como POV-Ray o Blender, y aprender rápidamente a dibujar una esfera o un cubo en 3D. Pero después de que la emoción inicial se acaba, tenemos que enfrentarnos al blues: la mayoría de nosotros no tenemos la habilidad o la perseverancia para hacer el próximo Avatar en cualquier momento.

Lo mismo ocurre con el diseño industrial, por un par de razones:

  • CAD es realmente difícil. Adquirir competencia en una aplicación CAD es incluso más difícil que dominar una herramienta 3D de propósito general. Se requieren cientos de horas de práctica para llegar al punto en el que puede usar un dispositivo de entrada bidimensional (y una pantalla igualmente bidimensional) para dibujar con precisión cualquier forma orgánica compleja o ensamblaje mecánico complejo.
  • El diseño industrial es mucho más de lo que parece. La mayoría de nosotros, incluso si se nos da una hipotética impresora 3D que fabrica partes impecables de cualquier metal de nuestra elección, aún no podríamos producir una cortadora de clavos o una lata de refresco que funcionen. Los diseñadores industriales pasan años estudiando el diseño, los usos potenciales y las compensaciones prácticas de cualquier cosa, desde engranajes rectos hasta cientos de diversos tipos de enlaces, bisagras, juntas o levas. Diablos, hay al menos cuatro decisiones de diseño sofisticadas que se tomaron para hacer la tapa de una caja de Tic Tacs.
  • La ingeniería mecánica es una ciencia real. Los plásticos y los metales son materiales bastante imperfectos y delicados; No son fáciles de convertir en piezas que sean duraderas, prácticas y estéticas al mismo tiempo. Las láminas planas de estos materiales casi siempre son inestables y fáciles de doblar. Incluso los elementos tan triviales como los estuches de teléfono y los ladrillos Lego hacen uso de costillas, refuerzos y protuberancias cuidadosamente colocados para evitar que las piezas se deformen o se desmoronen. Los principios básicos de ingeniería requieren tiempo para dominarlos y aplicarlos adecuadamente en su trabajo.
  • Los procesos de fabricación no son perfectos, y no lo serán en el corto plazo. El diseño de la pieza se complica en gran medida por la necesidad de tener en cuenta las tolerancias de fabricación, la contracción del material, el tamaño mínimo de la característica, la necesidad de soportar la pieza a través del proceso, etc. Muy pocos diseños avanzados se pueden esbozar y difundir ampliamente sin prestar atención a estos factores, y adaptarlos tanto al método de fabricación general como a la copia específica de la máquina utilizada para hacer la pieza.

Una plataforma base muy delgada pero de alta rigidez utilizada en el proyecto ilustrado anteriormente. Tenga en cuenta el uso de costillas de refuerzo.

El alto perfil de la impresión en 3D significa que una gran mayoría de las personas que compran extrusoras ABS de bajo costo en el calor del momento no se darán cuenta de lo difícil que es pasar de ideas a partes viables. Eso puede dañar a la comunidad a largo plazo.

Por supuesto, la disponibilidad universal de habilidades de diseño no es estrictamente una necesidad: puede ser posible conformarse con un modelo donde los pocos expertos selectos publican sus diseños de forma gratuita, y millones de otros usuarios simplemente hacen clic en "imprimir". Pero esto nos lleva a otro tema ...

Hacia piezas de ingeniería.

Un chasis completo para Omnibot mkII, hecho de un plástico de ingeniería de alta resistencia, caucho de silicona y una variedad de piezas metálicas.

Los métodos existentes de creación de prototipos aditivos aptos para los aficionados tienden a producir piezas a partir de una selección muy limitada de materiales, todos los cuales presentan características mecánicas bastante deficientes; No hay señales de que esto vaya a cambiar en los próximos años. Con las fresadoras CNC, la situación es mucho mejor, pero algunos de los materiales esenciales siguen siendo difíciles o costosos de procesar (por ejemplo, la mayoría de los cauchos no se mecanizan particularmente bien).

En opinión popular, las impresoras 3D son una herramienta que nos permitirá hacer casi cualquier cosa directamente; esta forma de pensar se ejemplifica en la carrera de armamentos comercial para entregar máquinas FDM que imprimen en color. Pero esta búsqueda puede ser errónea: tal como es, tanto la impresión 3D como el mecanizado CNC tienden a ser más útiles para producir patrones de herramientas, es decir, formas que sirven de entrada a otro proceso de fabricación más especializado que se realiza más adelante.

En el mundo industrial, los patrones maquinados por CNC se utilizan para termoformado, estampado de metales, moldeo por inyección y varias variedades de fundición. No todos estos pueden intentarse de forma segura y económica en casa, pero algunos son sorprendentemente fáciles de trabajar. Por ejemplo, la fundición de resina combina la facilidad de uso con una fidelidad extrema y una amplia gama de propiedades alcanzables para las partes finales. Sin un equipo sofisticado, puede hacer gomas blandas en cualquier color que desee, y cinco minutos más tarde, cambie a un material compuesto reforzado con fibras de carbono o vidrio.

Un molde relativamente simple, de una sola pieza para la fundición de resina.

Por supuesto, estos flujos de trabajo de fabricación pueden ser dominados por cualquier aficionado determinado. Sin embargo, agregan otro nivel de complejidad que puede ser inesperado e insuperable para muchos; La obsesión con la fabricación directa hace muy poco para ayudar.

¿Dónde estamos realmente de pie?

Estoy entusiasmado con la impresión en 3D, pero también me siento incómodo con nuestra forma de pensar sobre el futuro de la fabricación en el hogar. Para los aficionados a la conducción, la impresora es solo otra herramienta que les permite dar vida a sus diseños. Comparte muchos de sus problemas con los enfoques que existían antes, y agrega sus propios desafíos serios a la mezcla. Quizás lo mejor que podemos hacer es aprender de la industria manufacturera, en lugar de proclamar su muerte prematura.

De hecho, la preocupación por reinventar el proceso de fabricación puede estar causando que alentemos la solución incorrecta: los ahora populares extrusores de ABS pueden no ser capaces de lograr una precisión razonable y producir resultados consistentes y predecibles simplemente debido a las limitaciones del material: su consistencia extremadamente pegajosa y un punto de fusión mal definido dificultan el control de su deposición. Los gradientes de alta temperatura creados en el proceso tampoco funcionan a favor de la tecnología.

En consecuencia, es probable que no estemos prestando suficiente atención a algunas de las alternativas que parecen ser capaces de ofrecer. Por ejemplo, las impresoras de deposición de cera (aún increíblemente caras) de Solidscape alcanzan niveles asombrosos de detalle simplemente trabajando con una sustancia más adecuada y combinando pasos aditivos y sustractivos. Pero los procesos sustractivos no son atractivos, y la salida de estas impresoras es un material frágil que funciona solo como un molde de fundición. Sin un atractivo popular, las probabilidades de que bajen los precios son bastante escasas.

La estereolitografía es otra opción interesante con resultados prometedores: las impresoras existentes de alta precisión de $ 30,000 parecen ir cara a cara con dispositivos de bajo costo como el próximo Formulario 1. Pero el principio de operación confuso y derrochador también limita su atractivo. .

Un día, una solución de bala de plata puede materializarse; si lo hace, probablemente no se parezca a ninguna de las tecnologías existentes con las que estamos experimentando. Hasta entonces, vale la pena centrarse en el proceso, no en la herramienta más publicitada de esta semana.

Un surtido de piezas de fundición de resina mecanizadas por CNC.


Si está involucrado en un proyecto particularmente revolucionario o asombroso y desea escribir sobre él para el jueves en 3D, o si tiene un producto relacionado que le gustaría que revisemos o escribamos, comuníquese con Eric Weinhoffer al [correo electrónico protegido] ¡Gracias por leer!



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