Uso de impresoras 3D Markforged para BattleBots

BattleBots es una serie de televisión en la que los equipos diseñan, construyen y operan máquinas de control remoto de 250 libras que luchan en un campo lleno de peligros:el BattleBox. El programa comenzó en 2000 en Comedy Central y su impacto se ha extendido por todo el mundo. Cada año se llevan a cabo decenas de competiciones de aficionados en las que cualquiera puede construir y luchar contra robots de entre 150 gramos y 250 libras. Ahora, el programa se transmite por Discovery Channel, y su temporada más nueva se estrena este viernes 7 de junio a las 8 p.m. EST. En las últimas dos temporadas, tuve la oportunidad de construir y competir en BattleBots como parte del equipo Valkyrie.

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Lo que captura continuamente mi interés en la lucha de robots es el compromiso de diseño sin fin, porque cada clase tiene un límite de peso estricto. ¿Añades peso a las armas para golpes más grandes? ¿A una armadura para una mejor defensa? ¿Electrónica para más potencia? En cada diseño, debe equilibrar cuidadosamente su presupuesto de peso para construir lo que considera el diseño óptimo. Entré a la comunidad de lucha de robots en 2016, comenzando poco a poco con un robot de una libra llamado Foiled. Inicialmente, solo era un proyecto paralelo divertido para probar la durabilidad de las piezas forjadas con Mark, poco a poco me involucré más y más en la lucha de robots, compitiendo en más de 15 competiciones en los últimos 3 años. Como parte de un equipo de ingenieros del área de Boston, construimos robots que iban desde 1 libra hasta 30 a 250, y finalmente conseguimos un lugar en la temporada 2018 de BattleBots con Valkyrie.

Cuando los robots escalen, debes prepararte para que tu bot sea lanzado 12 pies en el aire, aplastado por 35,000 libras de fuerza o aplastado con un disco de 60 libras girando a 2,000 RPM, y aún trabajar después. BattleBots tiene un límite de peso estricto de 250 libras. En este tamaño, los robots a menudo tienen marcos de aluminio o acero, con armas y armaduras de acero. El arma de Valkyrie, por ejemplo, está hecha de acero AR500, el mismo material que usan para quitanieves y vehículos blindados. Por lo tanto, el compromiso se vuelve más importante y más costoso si no equilibra la balanza correctamente.

Cualquier peso ahorrado en un área del robot se puede aplicar a otra. Por ejemplo, una transmisión más ligera podría significar una armadura más gruesa, lo que le da al robot mejores opciones defensivas. Pero todo también se suma de otras formas. Si se concentra en un arma más pesada, es posible que deba sacrificar elementos de soporte de su tren de transmisión, lo que podría aumentar la tasa de falla de su motor, por lo que debe comprar más motores de repuesto. Si se esfuerza por un marco más ligero, es posible que deba gastar más en materiales y fabricación, lo que requiere más dinero y tiempo y hace que la pieza sea más difícil de reproducir si se rompe. Es por eso que buscamos en Markforged cuando comenzamos a diseñar y construir Valkyrie en 2018, y mejoramos aún más el diseño para la temporada 2019 de BattleBots.

Las impresoras Markforged proporcionaron una amplia gama de materiales para elegir según las necesidades específicas de la pieza. En cada caso, Markforged nos permitió diseñar componentes optimizados y livianos de los que de otra manera hubiéramos tenido que producir con materiales más pesados ​​y métodos de fabricación que requieren más tiempo. Podríamos imprimir carcasas de Kevlar® resistentes a los golpes para nuestros componentes electrónicos, piezas tan fuertes como el aluminio a una fracción del peso, o soportes metálicos con geometría optimizada para apretarlos en espacios con poco espacio libre en el robot.

Pieza de muestra gratuita

En todos estos casos, pudimos ahorrar peso pero conservar la fuerza. Valkyrie sería un robot más pequeño y débil sin impresión 3D. Solo teníamos unas pocas semanas para prepararnos para la temporada, por lo que cualquier método de fabricación rápido y automatizado era una gran carga para nosotros. Enviamos las piezas a las imprentas sin tener que preocuparnos por fabricarlas nosotros mismos, lo que significa que teníamos más tiempo para concentrarnos en las tareas esenciales para el ser humano, como soldar, mecanizar, probar y ensamblar. También significó que dormimos más.

Como equipo relativamente nuevo en comparación con muchos constructores que han estado compitiendo durante décadas, sabíamos que teníamos que movernos rápido e iterar rápidamente si queríamos igualar el talento de primer nivel. Las impresoras Markforged nos ayudaron a diseñar de manera más inteligente durante todo el proceso. Para prepararnos para la temporada 2019 de BattleBots, imprimimos más de 200 partes. Aquí hay cuatro áreas en las que los impresores nos ayudaron a trabajar de manera rápida y eficiente:

Creación de prototipos

Valkyrie es un robot elegante con muchas geometrías de formas extrañas que, cuando se combinan, hacen que todo apenas entre en su interior. Antes de comenzar a fabricar cualquier parte nueva del robot, primero la imprimimos e instalamos la parte impresa en el robot para asegurarnos de que se ajuste de la manera que lo necesitamos.

Herramientas y accesorios

‍ Dado que muchos de los elementos de Valkyrie implican contornos complejos o ángulos compuestos, utilizamos piezas impresas en 3D para sujetar el trabajo a fin de configurar los componentes que mecanizamos correctamente cuando los hacemos. Esto varió desde mordazas blandas para mecanizar ruedas dentadas, hasta plantillas de perforación para alinear y roscar orificios en el marco, hasta plantillas de indexación para la configuración del trabajo.

Piezas de uso final ‍

Valkyrie tiene instaladas 55 piezas impresas en 3D, fabricadas en una variedad de materiales diferentes. Doce de esas partes eran de metal, principalmente soportes y soportes que se interconectaban con la armadura o los motores para mantener la rigidez. Nueve partes eran Onyx FR para proteger partes de cualquiera de los bots lanzallamas con los que podamos luchar. Las restantes 34 piezas continuas reforzadas con fibra incluían carcasas electrónicas resistentes a los golpes, cubiertas antipolvo y soportes estructurales que desempeñaban un papel clave para mantener a Valkyrie funcional durante una pelea.

Con un límite de peso estricto y un programa de construcción ajustado, las impresoras Markforged permitieron a nuestro equipo descargar gran parte de la fabricación para que pudiéramos concentrarnos en otras tareas para que el robot funcionara. Sabíamos que podíamos crear partes resistentes y confiables que resistieran en el BattleBox; a lo largo de todas nuestras peleas en 2018, solo una parte se rompió. Muchas de las piezas nos ayudaron a ahorrar peso en lugares críticos al diseñarlas para que tuvieran la geometría óptima necesaria para su desempeño.

Mejoras y reparaciones in situ

En mi opinión personal, no existe un diseño perfecto de BattleBots; siempre hay margen de mejora e iteración, sin importar tu experiencia. La única forma de saber qué tan bien funciona un diseño es en BattleBox. Se espera que las cosas fallen inesperadamente durante las peleas, por lo que los mejores robots son los que tienen muchas peleas a sus espaldas:sus constructores han descubierto y resuelto muchos modos de falla. Algunas de estas correcciones a menudo se realizan sobre la marcha, con soluciones pirateadas a partir de mensajes para el bloc de notas. Otros se documentan e implementan para la próxima temporada.

En la competencia, Markforged proporcionó 4 impresoras para apoyar a los 67 equipos que compitieron esta temporada. Con un tiempo de respuesta de 1 a 2 días entre peleas, los equipos podían identificar problemas con sus robots, diseñar soluciones, imprimirlas e instalarlas en su robot antes de la próxima pelea. En lugar de hacer reparaciones temporales o tener que resolver fallas de diseño durante toda la temporada, los equipos podrían fabricar piezas duraderas con la resistencia que necesitaban imprimiendo reemplazos o modificaciones para mejorar aún más los robots para la siguiente serie de peleas, por lo que el rendimiento del robot realmente mejoró. a medida que avanzaba la temporada. En total, imprimimos más de 160 piezas para 29 de los equipos allí.

Con todo, el uso de Markforged nos permitió traspasar los límites del diseño de Valkyrie. Podríamos iterar y mejorar rápidamente, probar nuevos conceptos y hacer más con lo que teníamos para crear un diseño elegante y poderoso. Atrapa BattleBots los viernes en Discovery Channel a partir del 7 de junio a las 8 p.m. o los miércoles en Science Channel a partir del 12 de junio a las 8 p.m. ¡Sintonízate para ver cómo le va a Valkyrie!