Comment concevoir des réflecteurs paraboliques, hyperboliques, elliptiques pour l'impression 3D

Dans cet article, nous vous montrons comment concevoir des réflecteurs paraboliques à partir de principes fondamentaux avec n'importe quel logiciel de CAO.

Applications

Les réflecteurs sont utilisés dans des applications telles que l'éclairage industriel, les projecteurs de scène, l'éclairage domestique, la collecte de signaux dans les antennes, les microphones directionnels, les enceintes, les radiateurs infrarouges, les capteurs à ultrasons, etc.

Les formes géométriques couramment utilisées sont sphériques, ellipsoïdales, paraboloïdales et hyperboloïdales. Ces formes sont de simples sections coniques. Les réflecteurs utilisent l'une de ces formes ou parfois une combinaison de ces formes pour augmenter l'efficacité de la collecte et de la transmission du signal.

Tous ont des caractéristiques différentes. Ces formes géométriques peuvent être utilisées de manière appropriée pour augmenter l'efficacité de la conception. Par exemple, un réflecteur parabolique générera des faisceaux parallèles lorsque la source est au point focal. Nous discuterons de la conception de réflecteurs/collecteurs paraboliques et de leur impression 3D. N'importe quelle forme de section conique peut être conçue et imprimée en 3D avec des fonctionnalités supplémentaires, en utilisant des principes similaires.

Des équations à la CAO

Modélisation dans Autodesk Fusion 360

Voici un moyen de modéliser dans Autodesk Fusion 360 à partir des premiers principes.

Andrew Sears du support Autodesk a mentionné cette méthode dans le forum des utilisateurs Fusion360. J'ai expliqué les étapes impliquées plus en détail.

Les étapes de conception dans Autodesk Fusion 360 sont basées sur l'espace disponible. On peut commencer par quelques paramètres de base comme le diamètre D et hauteur h . Considérons D=80 et h=30 .

Étape 1
Construire un triangle avec Base=D=80 et hauteur=2h=60 .

Tracez une ligne à partir du milieu de la base qui est perpendiculaire à l'hypoténuse. Appelons ce décalage distance et le mesurer. Dans ce cas, il s'agit de distance=33.282 .

Étape 2
Faites tourner la zone délimitée par l'hypoténuse, la base et l'axe autour de la ligne d'axe pour générer un corps conique.

Générez un plan tangent et copiez-le (ou déplacez-le) de la distance de décalage (33,282) afin qu'il passe par l'intersection de la ligne de distance de décalage et de la ligne de base et divise le corps.

Étape 3
Le plan de fendage a la parabole dont nous avons besoin. Nous copions maintenant la courbe parabolique et décalons la courbe à l'extérieur pour l'épaisseur requise (disons 3 mm) et faisons tourner la section pour obtenir le réflecteur parabolique avec lequel nous avons commencé.

De la CAO au prototype

L'impression 3D est un excellent moyen de passer de la validation de la conception aux tests fonctionnels et à la fabrication de petits lots.

Vous pouvez également tenir compte de l'esthétique, de la facilité d'impression, des dispositions de montage, etc. lors de l'itération avec votre fournisseur de services d'impression 3D. Voici un exemple de réflecteur parabolique avec dispositif de montage intégré.

Stratnel propose des services de conseil en conception et d'impression et permet aux concepteurs d'utiliser la fabrication additive pour aller plus vite et en faire plus.

Cet article a été initialement écrit par K. Padmanabhan, PDG et fondateur de Stratnel Technologies LLP et nous l'avons republié avec leur autorisation.