Fabriquer un casse-noisette infaisable avec l'impression 3D

Chez Fast Radius, nous prenons les vacances au sérieux. Nous sommes également engagés dans notre mission de rendre de nouvelles choses possibles.

En décembre dernier, nous nous sommes lancés dans une mission visant à réunir notre esprit festif et notre expertise en fabrication additive pour créer notre version d'un classique des Fêtes :le casse-noisette. Notre produit final est vraiment impossible à fabriquer avec n'importe quelle méthode de fabrication traditionnelle. De plus, il peut en fait casser une noix. Voici comment nous avons procédé.

Conception

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

En fin de compte, nous avons opté pour un mécanisme à crémaillère et pignon, qui traduit le mouvement de rotation d'un pignon (engrenages) en mouvement linéaire d'une crémaillère (la tige qui écrase l'écrou).

Cette conception a offert à nos ingénieurs l'opportunité de montrer leur expertise en matière de conception pour la fabrication additive ; nous ferions ce casse-noix comme 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 nous sommes mis d'accord sur une conception qui pourrait consolider toutes les parties du casse-noix - y compris les engrenages, la manivelle, la crémaillère, la poignée - en une seule pièce, nous devions nous assurer que le casse-noix produirait la force nécessaire pour casser la coquille de noix.

Nous avons consulté la littérature scientifique sur le sujet (elle existe, vraiment !) et avons fait quelques calculs au dos de la serviette pour déterminer la taille de l'engrenage, le rapport d'engrenage et la conception de la manivelle dont nous aurions besoin 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 s'assurant que les dents des engrenages s'engrènent toujours efficacement. Pour ce faire, nous nous sommes assurés que chaque surface de contact avait un espace minimum de 0,5 mm.

Alors que nous envisagions à l'origine d'utiliser une combinaison de pièces imprimées en 3D en métal et en plastique, nous avons pris la décision d'imprimer le casse-noisette entièrement sur l'imprimante 3D couleur HP Jet Fusion 580. Cet équipement est relativement nouveau dans l'usine Fast Radius, et nous avons voulu le mettre à l'épreuve. Nous savions que le matériau utilisé dans le 580, HP 3D High Reusability CB PA12, pouvait fabriquer des pièces durables suffisamment rigides et solides pour casser un écrou, car il a des propriétés mécaniques presque identiques à celles du 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, cependant, diffère légèrement de la 4200, nous avons donc ajusté la conception et l'orientation au volume de fabrication de la 580.

Le produit final

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

Pour donner au casse-noisette un panache supplémentaire, notre designer en chef s'est inspiré des horloges de chariot et a créé deux pièces transparentes qui s'adapteraient sur la crémaillère et le pignon. Nous avons réalisé ces pièces à partir de Whip Mix on Carbon® Digital Light Synthesis™. Au final, nous avons choisi de n'inclure que le plus petit dôme 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 commencer une nouvelle tradition des Fêtes.

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