Construcción enana de un cuarto:reposacabezas impreso en 3D

Escribimos mucho sobre la fabricación de piezas resistentes y de uso final con Mark Two. Es por una buena razón; La solidez y fiabilidad de las impresoras que producimos significan que es posible imprimir piezas que antes no se podían imprimir. Hemos superado los límites de resistencia y tenacidad con nuestras piezas antes, pero hay un parámetro que realmente no hemos probado con piezas de uso final; el gran potencial de tamaño de una pieza impresa Mark Two. Para esta publicación, superamos los límites de tamaño y peso de nuestra impresora para producir un reposacabezas personalizado para Chase, un conductor de un auto de carreras de cuarto enano.

Antecedentes de Quarter Midget

Quarter Midgets of America es una organización que facilita las carreras de jóvenes en pistas cortas en los Estados Unidos. Los autos de forma única se derivan de los autos de carrera Midget, que son vehículos de pista corta con una relación potencia / peso muy alta. Son corredos por niños de entre 5 y 16 años en pistas que tienen una vigésima parte de una milla de largo. Hay muchas clases de carreras basadas en el tamaño y la antigüedad del motor, pero los aspectos más críticos del automóvil son consistentes entre los corredores. Correr es muy técnico:entrar y salir de las curvas marca precisamente la diferencia entre ganar y perder. Hacer esto es mucho más fácil decirlo que hacerlo, especialmente a las velocidades de 50 mph que alcanzan algunos corredores.

A pesar de la velocidad de los corredores, los eventos Quarter Midget son notablemente seguros. Esto se debe al extenso sistema de arnés requerido en los automóviles. Asegura todo, desde los hombros hacia abajo, manteniendo las partes críticas del cuerpo dentro de la seguridad del aro rodante. Sin embargo, la cabeza no está asegurada. Si bien las carreras usan collarines, la pura aceleración centrípeta del automóvil significa que las cabezas de los niños a menudo se ven obligadas a alejarse del centro de la pista. Centrarse en el interior de la pista mientras sus cabezas se ven forzadas hacia el otro lado es muy difícil y, como resultado, la mayoría de los autos tienen algún sistema de apoyo lateral para la cabeza.

Los sistemas de soporte para la cabeza vienen en todas las formas y tamaños. Debido a que los equipos de boxes no pueden alterar la estructura del automóvil, la mayoría de las soluciones son simples e impermanentes. El padre de Chase empleó una red de seguridad para un auto de velocidad que se extendía desde el aro hasta el refuerzo delantero del auto para su apoyo. Funcionó bien, pero de ninguna manera fue una solución permanente. Con eso en mente, trabajamos con Chase y su padre para diseñar e imprimir un reposacabezas superior.

Hacer un reposacabezas forjado con marcas

El reposacabezas Markforged tuvo que mejorar el reposacabezas de red de seguridad en algunas formas clave. Primero, tenía que ser más sólido que la red de seguridad que se usaba anteriormente, manteniendo un poco de flexibilidad. En segundo lugar, la pieza tenía que montarse en el bastidor del coche de forma sólida, pero sin adhesivos ni soldaduras. En tercer lugar, la pieza tenía que ajustarse al casco de Chase y parecer que pertenecía a un coche de carreras.

Normalmente, conseguir una combinación de partes sólidas y flexibles es un fastidio. Con el Mark Two no lo es. Para obtener la parte sólida y resistente, imprimimos el cuerpo principal con nailon reforzado con fibra de carbono. Esta parte es enorme . Fue una de las partes más grandes que pudimos imprimir en la Mark Two, y tardó más de seis días en imprimirse. Esta pieza grande, fuerte y singular está casi completamente rígida. Para introducir la flexión limitada que queríamos, imprimimos placas de sujeción reforzadas con kevlar. Estas placas se flexionan, lo que permite que el reposacabezas sea ligeramente flexible al doblarse. Los dos materiales se combinan para adaptarse al comportamiento deseado del reposacabezas.

Uno de los principales beneficios del reposacabezas de red de seguridad fue su facilidad de montaje. Pequeñas correas de metal aseguraron la red de manera adecuada alrededor del marco del espacio, lo que permitió apretar y aflojar manualmente el reposacabezas. Si bien el sistema de retención se colocó fácilmente, no tenía la integridad mecánica que podría brindar una solución más robusta. Introduzca abrazaderas de tubo, varillas de aluminio y extremos de varilla. Usando extremos de varilla, podríamos sujetar con fuerza los tubos de metal, asegurando una conexión más segura. En el aro del rodillo, dos varillas de aluminio conectadas a cada lado del aro del rodillo actúan como miembros transversales en los que se sujeta el cuerpo principal. Debido a que tanto los soportes de la barra de aluminio como los lugares de las abrazaderas de Kevlar son ajustables, todo el conjunto del reposacabezas se puede mover tanto vertical como lateralmente; esto es fundamental para adaptarse continuamente a un conductor en constante crecimiento. Estas abrazaderas sostienen la mayor parte de la fuerza. Sin embargo, usar solo ellos dejaría el gran reposacabezas en voladizo de una manera desafortunada. Para sujetar mejor el reposacabezas, imprimimos un soporte de Onyx con tuercas coprocesadas. Esto se atornilla en el extremo del reposacabezas, lo que permite que una tercera varilla de aluminio sujete la pieza del miembro de refuerzo delantero. Este sistema de sujeción de tres puntos restringe completamente la pieza, permitiendo solo las pequeñas deflexiones deseadas de las placas de sujeción de kevlar.

El nailon y la fibra de carbono son inherentemente más agradables desde el punto de vista estético que las redes de seguridad; sin embargo, la libertad de diseño que permite el Mark Two significaba que el diseño final podía personalizarse para Chase y complementarse visualmente con el coche. El reposacabezas final tiene una curva que coincide con el casco de Chase y está inclinado para anular la aceleración centrípeta y apuntar su cabeza hacia el centro de la pista. Su número también está impreso en la pieza, por lo que además de tener el reposacabezas más funcional en la pista, ¡Chase también se veía mejor!

Carreras

Es difícil discutir con los resultados, y los resultados son exactamente lo que obtuvo Chase con el nuevo reposacabezas. En su carrera Quarter Midget más reciente con el nuevo reposacabezas, Chase detectó giros de manera excelente y ganó. Con la ayuda de Markforged, Chase está compitiendo mejor que nunca. Si desea examinar el reposacabezas usted mismo, el archivo .stl principal está disponible para descargar aquí.