Cómo diseñar reflectores parabólicos, hiperbólicos y elípticos para impresión 3D

En este artículo, le mostramos cómo puede diseñar reflectores parabólicos desde los primeros principios con cualquier software CAD.

Aplicaciones

Los reflectores se utilizan en aplicaciones como iluminación industrial, focos de escenario, iluminación del hogar, recolección de señales en antenas, micrófonos direccionales, cajas de altavoces, calentadores de infrarrojos, sensores de ultrasonido, etc.

Las formas geométricas habituales que se utilizan son esféricas, elipsoidales, paraboloideas e hiperbolloidales. Estas formas son secciones cónicas simples. Los reflectores usan cualquiera de estas formas o, a veces, una combinación de estas formas para aumentar la efectividad de la recolección y transmisión de señales.

Todos ellos tienen características diferentes. Estas formas geométricas se pueden utilizar de forma apropiada para aumentar la eficacia del diseño. Por ejemplo, un reflector parabólico generará haces paralelos cuando la fuente esté en el punto focal. Discutiremos el diseño de reflectores / colectores parabólicos y su impresión 3D. Se puede diseñar e imprimir en 3D cualquier forma de sección cónica con características adicionales, utilizando principios similares.

De ecuaciones a CAD

Modelado en Autodesk Fusion 360

A continuación, se muestra una forma de modelar en Autodesk Fusion 360 desde los primeros principios.

Andrew Sears del soporte de Autodesk mencionó este método en el foro de usuarios de Fusion360. He explicado los pasos involucrados con más detalle.

Los pasos de diseño en Autodesk Fusion 360 se basan en el espacio disponible. Podemos comenzar con algunos parámetros básicos como el diámetro D y altura h . Consideremos D =80 y h =30 .

Paso 1
Construya un triángulo con Base =D =80 y height =2h =60 .

Dibuja una línea desde el punto medio de la base que sea perpendicular a la hipotenusa. Llamemos a este desplazamiento distancia y medirlo. En este caso, resulta ser distance =33.282 .

Paso 2
Gire el área encerrada por la hipotenusa, la base y el eje alrededor de la línea del eje para generar un cuerpo cónico.

Genere un plano tangente y cópielo (o muévalo) por la distancia de desplazamiento (33.282) para que pase por la intersección de la línea de distancia de desplazamiento y la línea base y divida el cuerpo.

Paso 3
El plano de división tiene la parábola que necesitamos. Ahora copiamos la curva parabólica y desplazamos la curva exterior para el espesor requerido (digamos 3 mm) y giramos la sección para obtener el reflector parabólico con el que comenzamos.

De CAD a prototipo

La impresión 3D es una excelente manera de pasar de la validación del diseño, a través de las pruebas funcionales y la fabricación de lotes pequeños.

También puede considerar la estética, la facilidad de impresión, los arreglos de montaje, etc., mientras interactúa con su proveedor de servicios de impresión 3D. A continuación se muestra un ejemplo de un reflector parabólico con dispositivo de montaje integrado.

Stratnel ofrece servicios de impresión y asesoramiento en diseño y permite a los diseñadores utilizar la fabricación aditiva para moverse rápidamente y hacer más.

Este artículo fue escrito originalmente por K. Padmanabhan, director ejecutivo y fundador de Stratnel Technologies LLP y lo hemos vuelto a publicar con su permiso.