Utilisation d'imprimantes 3D Markforged pour BattleBots

BattleBots est une série télévisée où les équipes conçoivent, construisent et exploitent des machines télécommandées de 250 livres qui se battent dans une arène remplie de dangers - la BattleBox. Le spectacle a commencé en 2000 sur Comedy Central, et son impact s'est propagé dans le monde entier. Des dizaines de compétitions amateurs ont lieu chaque année où n'importe qui peut construire et combattre des robots pesant de 150 grammes à 250 livres. Maintenant, l'émission est diffusée sur Discovery Channel, avec sa nouvelle saison en première ce vendredi 7 juin à 20 h HNE. Au cours des deux dernières saisons, j'ai eu l'opportunité de développer et de concourir sur BattleBots au sein de l'équipe Valkyrie.

Téléchargez notre guide d'achat gratuit

Ce qui capte continuellement mon intérêt pour les combats de robots, c'est le compromis de conception sans fin, car chaque classe a une limite de poids stricte. Ajoutez-vous du poids aux armes pour de plus gros coups ? Vers une armure pour une meilleure défense ? L'électronique pour plus de puissance ? Dans chaque conception, vous devez équilibrer soigneusement votre budget de poids pour créer ce que vous considérez comme la conception optimale. Je suis entré dans la communauté des combats de robots en 2016, en commençant petit avec un robot d'une livre appelé Foiled. Initialement juste un projet parallèle amusant pour tester la durabilité des pièces Markforged, je me suis lentement impliqué de plus en plus dans les combats de robots, participant à plus de 15 compétitions au cours des 3 dernières années. En tant que membre d'une équipe d'ingénieurs de la région de Boston, nous avons construit des robots allant de 1 lb à 30 à 250, et nous avons finalement décroché une place dans la saison 2018 de BattleBots avec Valkyrie.

Lorsque les robots évoluent, vous devez vous préparer à ce que votre bot soit projeté à 12 pieds dans les airs, écrasé par une force de 35 000 lb ou écrasé avec un disque de 60 lb tournant à 2 000 tr/min – et continue de fonctionner par la suite. BattleBots a une limite de poids stricte de 250 livres. À cette taille, les robots ont souvent des cadres en aluminium ou en acier, avec des armes et une armure en acier. L'arme de Valkyrie, par exemple, est taillée dans de l'acier AR500, le même matériau qu'ils utilisent pour les chasse-neige et les véhicules blindés. Le compromis devient donc plus important et plus coûteux si vous n'équilibrez pas correctement la balance.

Tout poids enregistré dans une zone du robot peut être appliqué à une autre. Par exemple, une transmission plus légère pourrait signifier une armure plus épaisse, ce qui donne au robot de meilleures options défensives. Mais tout s'additionne aussi d'autres manières. Si vous vous concentrez sur une arme plus lourde, vous devrez peut-être sacrifier des éléments de support de votre transmission, ce qui pourrait augmenter votre taux de panne de moteur, vous devrez donc acheter plus de moteurs de rechange. Si vous recherchez un cadre plus léger, vous devrez peut-être dépenser plus en matériaux et en fabrication, ce qui prendra plus d'argent et de temps et rendra la pièce plus difficile à reproduire si elle se casse. C'est pourquoi nous nous sommes tournés vers Markforged lorsque nous avons commencé à concevoir et à construire Valkyrie en 2018, et à améliorer encore la conception pour la saison 2019 de BattleBots.

Les imprimantes Markforged ont fourni une large gamme de matériaux parmi lesquels choisir en fonction des besoins spécifiques de la pièce. Dans chaque cas, Markforged nous a permis de concevoir des composants optimisés et légers que nous n'aurions autrement dû produire avec des matériaux plus lourds et des méthodes de fabrication plus longues. Nous pourrions imprimer des boîtiers en Kevlar® résistants aux chocs pour nos appareils électroniques, des pièces aussi solides que l'aluminium pour une fraction du poids, ou des supports métalliques à géométrie optimisée pour se faufiler dans les espaces à faible dégagement du robot.

Pièce échantillon gratuite

Dans tous ces cas, nous avons pu gagner du poids mais conserver notre force. Valkyrie serait un robot plus petit et plus faible sans impression 3D. Nous n'avions que quelques semaines pour préparer la saison, donc toute méthode de fabrication rapide et automatisée était un énorme fardeau pour nos épaules. Nous avons envoyé les pièces aux imprimeurs sans avoir à nous soucier de les fabriquer nous-mêmes, ce qui signifie que nous avons eu plus de temps pour nous concentrer sur les tâches humaines essentielles comme le soudage, l'usinage, les tests et l'assemblage. Cela signifiait également que nous dormions davantage.

En tant qu'équipe relativement nouvelle par rapport à de nombreux constructeurs qui sont en compétition depuis des décennies, nous savions que nous devions aller vite et itérer rapidement si nous voulions égaler les meilleurs talents. Les imprimantes Markforged nous ont aidés à concevoir plus intelligemment tout au long du processus. Pour préparer la saison 2019 des BattleBots, nous avons imprimé plus de 200 pièces. Voici quatre domaines dans lesquels les imprimantes nous ont aidés à travailler rapidement et efficacement :

Prototypage

Valkyrie est un robot élégant avec de nombreuses géométries aux formes étranges qui, lorsqu'elles sont combinées, font que tout rentre à peine à l'intérieur. Avant de commencer à fabriquer une nouvelle pièce du robot, nous l'imprimons d'abord et installons la pièce imprimée sur le robot pour nous assurer qu'elle correspond à nos besoins.

Outillage et fixation

‍ Étant donné que de nombreux éléments de Valkyrie impliquent des contours complexes ou des angles composés, nous avons utilisé des pièces imprimées en 3D pour le serrage afin de définir correctement les composants que nous usinons lorsque nous les fabriquons. Cela allait des mâchoires souples pour l'usinage des pignons aux gabarits de perçage pour l'alignement et le taraudage des trous dans le cadre, en passant par les gabarits d'indexation pour la configuration du travail.

Pièces d'utilisation finale

Valkyrie a installé 55 pièces imprimées en 3D, fabriquées dans une gamme de matériaux différents. Douze de ces pièces étaient en métal - principalement des supports et des supports qui s'interfacent avec l'armure ou les moteurs pour maintenir la rigidité. Neuf pièces étaient Onyx FR pour protéger les pièces de l'un des bots lance-flammes que nous pouvons combattre. Les 34 autres pièces renforcées de fibres continues comprenaient des boîtiers électroniques résistants aux chocs, des cache-poussière et des supports structurels qui ont joué un rôle clé dans le maintien de la fonctionnalité de Valkyrie pendant un combat.

Avec une limite de poids stricte et un calendrier de fabrication serré, les imprimantes Markforged ont permis à notre équipe de se décharger d'une grande partie de la fabrication afin que nous puissions nous concentrer sur d'autres tâches à accomplir pour faire fonctionner le robot. Nous savions que nous pouvions créer des pièces robustes et fiables qui tiendraient dans la BattleBox - à travers tous nos combats en 2018, une seule pièce s'est cassée. La plupart des pièces nous ont aidés à gagner du poids dans les endroits critiques en les concevant pour qu'elles soient la géométrie optimale nécessaire pour effectuer.

Réparations et améliorations sur site

C'est mon opinion personnelle qu'il n'y a pas de conception parfaite de BattleBots - il y a toujours place à l'amélioration et à l'itération, quelle que soit votre expérience. La seule façon d'apprendre à quel point un design fonctionne bien est dans la BattleBox. On s'attend à ce que les choses échouent de manière inattendue pendant les combats, donc les meilleurs robots sont ceux qui ont beaucoup de combats à leur actif :leurs constructeurs ont découvert et résolu de nombreux modes d'échec. Certains de ces correctifs sont souvent effectués à la volée, avec des solutions piratées à partir de morceaux. D'autres sont documentés et mis en œuvre pour la prochaine saison.

Lors de la compétition, Markforged a fourni 4 imprimantes pour soutenir les 67 équipes qui ont concouru cette saison. Avec un délai de 1 à 2 jours entre les combats, les équipes pouvaient identifier les problèmes avec leurs robots, concevoir des solutions, les imprimer et les installer sur leur robot avant le prochain combat. Au lieu d'effectuer des réparations temporaires ou d'avoir à régler des défauts de conception tout au long de la saison, les équipes pourraient fabriquer des pièces durables avec la résistance dont elles avaient besoin en imprimant des remplacements ou des modifications pour améliorer encore les robots pour la prochaine série de combats - ainsi les performances des robots se sont réellement améliorées au fur et à mesure de la saison. Dans l'ensemble, nous avons imprimé plus de 160 pièces pour 29 des équipes là-bas.

Dans l'ensemble, l'utilisation de Markforged nous a permis de repousser les limites du design de Valkyrie. Nous pouvions itérer et améliorer rapidement, tester de nouveaux concepts et faire plus avec ce que nous avions pour créer un design puissant et élégant. Attrapez BattleBots les vendredis sur Discovery Channel à partir du 7 juin à 20h, ou les mercredis sur Science Channel à partir du 12 juin à 20h. Connectez-vous pour voir comment se comporte Valkyrie !