Réinventer les traditions des fêtes : un casse-noix imprimé en 3D repousse les limites

Nous prenons les fêtes au sérieux chez Fast Radius. Nous sommes également engagés dans notre mission de rendre de nouvelles choses possibles.

Ce mois de décembre, nous nous sommes lancés dans une mission pour allier notre esprit festif et notre expertise en fabrication additive afin de créer notre version d'un classique des fêtes : le casse-noix. Notre produit final est véritablement infaisable avec toute méthode de fabrication traditionnelle. De plus, il peut réellement casser une noix. Voici comment nous l'avons fait.

Conception

Le processus de conception a commencé par l'évaluation de plusieurs méthodes différentes pour casser une noix.

Finalement, nous avons opté pour un mécanisme crémaillère et pignon, qui traduit le mouvement de rotation d'un pignon (engrenages) en mouvement linéaire d'une crémaillère (la tige qui écrase la noix).

Cette conception a offert à nos ingénieurs l'opportunité de démontrer leur expertise en conception pour la fabrication additive ; nous ferions ce casse-noix en une seule pièce imprimée en 3D au lieu des 12+ pièces qu'il faudrait pour le fabriquer traditionnellement.

Ingénierie de conception

Une fois que nous avons choisi une conception capable de consolider toutes les pièces du casse-noix — engrenages, manivelle, crémaillère, poignée — en une seule pièce, nous devions nous assurer que le casse-noix produirait la force nécessaire pour casser la coque de noix.

Nous avons consulté la littérature scientifique sur le sujet (elle existe, vraiment !) et fait quelques calculs approximatifs pour déterminer la taille d'engrenage, le rapport de transmission et la conception de la manivelle nécessaires pour créer la bonne quantité de force.

Nous devions également nous assurer que les engrenages fonctionneraient une fois imprimés. La conception devait équilibrer les jeux de rotation pour l'élimination de la poudre tout en garantissant que les dents des engrenages s'engrènent efficacement. Pour ce faire, nous avons veillé à ce que chaque surface d'accouplement ait un jeu minimum de 0,5 mm.

Bien que nous ayons initialement envisagé d'utiliser une combinaison de pièces imprimées en 3D en métal et en plastique, nous avons décidé d'imprimer le casse-noix entièrement sur l'imprimante 3D HP Jet Fusion 580 Color. Cet équipement est relativement nouveau dans l'usine Fast Radius, et nous voulions le tester. Nous savions que le matériau utilisé dans la 580, le HP 3D High Reusability CB PA12, pouvait produire des pièces durables, suffisamment rigides et solides pour casser une noix car il a des propriétés mécaniques presque identiques au PA 12 que nous avons utilisé pour imprimer des millions de pièces sur nos imprimantes HP 3D Jet Fusion 4200. L'imprimante 580 elle-même diffère légèrement de la 4200, nous avons donc ajusté la conception et l'orientation au volume de construction de la 580.

Le produit final

Notre conception et notre ingénierie minutieuses ont porté leurs fruits. Le casse-noix est sorti de l'imprimante entièrement fonctionnel et prêt à l'emploi.

Pour donner un peu de panache au casse-noix, notre designer en chef s'est inspiré des horloges de carriage et a créé deux pièces transparentes qui s'adapteraient sur la crémaillère et le pignon. Nous avons fabriqué ces pièces en Whip Mix sur Carbon® Digital Light Synthesis™. Finalement, nous avons choisi d'inclure uniquement le dôme le plus petit pour faciliter la photographie de la machine en action.

 

… Et c'est l'histoire du casse-noix Fast Radius. Regardez la vidéo ci-dessous pour le voir en action ! Nous venons peut-être de démarrer une nouvelle tradition des fêtes.

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