Hacer un cascanueces navideño imposible de hacer con impresión 3D

Nos tomamos las vacaciones en serio aquí en Fast Radius. También estamos comprometidos con nuestra misión de hacer posibles cosas nuevas.

Este diciembre nos embarcamos en la misión de unir nuestro espíritu festivo y nuestra experiencia en fabricación aditiva para crear nuestra versión de un clásico navideño:el cascanueces. Nuestro producto final es realmente imposible de fabricar con cualquier método de fabricación tradicional. Además, en realidad puede romper una nuez. Así es como lo hicimos.

Diseño

El proceso de diseño comenzó con la evaluación de varios métodos diferentes para romper una nuez.

Finalmente, nos decidimos por un mecanismo de cremallera y piñón, que traduce el movimiento de rotación de un piñón (engranajes) en el movimiento lineal de una cremallera (la varilla que aplasta la tuerca).

Este diseño brindó a nuestros ingenieros la oportunidad de mostrar su experiencia en el diseño para la fabricación aditiva; haríamos este cascanueces como una sola pieza impresa en 3D en lugar de las más de 12 piezas que se necesitarían para hacerlo tradicionalmente.

Ingeniería de diseño

Una vez que nos decidimos por un diseño que pudiera consolidar todas las partes del cascanueces, incluidos los engranajes, la manivela, la cremallera y el mango, en una sola pieza, necesitábamos asegurarnos de que el cascanueces produjera la fuerza necesaria para romper la cáscara de nuez.

Consultamos la literatura académica sobre el tema (¡realmente existe!) e hicimos algunos cálculos matemáticos para determinar el tamaño del engranaje, la relación de engranaje y el diseño del cigüeñal que necesitaríamos para crear la cantidad correcta de fuerza.

También necesitábamos asegurarnos de que los engranajes funcionaran una vez impresos. El diseño tenía que equilibrar las holguras de rotación para la eliminación de polvo mientras se aseguraba de que los dientes de los engranajes aún engranaran de manera efectiva. Para hacer esto, nos aseguramos de que cada superficie de contacto tuviera un espacio mínimo de 0,5 mm.

Si bien originalmente contemplamos usar una combinación de piezas impresas en 3D de metal y plástico, tomamos la decisión de imprimir el cascanueces por completo en la impresora 3D a color HP Jet Fusion 580. Este equipo es relativamente nuevo en la fábrica de Fast Radius y queríamos ponerlo a prueba. Sabíamos que el material utilizado en la 580, HP 3D High Reusability CB PA12, podía fabricar piezas duraderas lo suficientemente rígidas y fuertes como para romper una nuez porque tiene propiedades mecánicas casi idénticas a las de la PA 12 que hemos usado para imprimir millones de piezas. en nuestras impresoras HP 3D Jet Fusion 4200. Sin embargo, la impresora 580 en sí difiere ligeramente de la 4200, por lo que ajustamos el diseño y la orientación al volumen de construcción de la 580.

El producto final

Nuestro cuidadoso diseño e ingeniería dieron sus frutos. El cascanueces salió de la impresora completamente funcional y listo para usar.

Para darle al cascanueces un toque extra, nuestro diseñador jefe se inspiró en los relojes de carruaje y creó dos piezas transparentes que encajarían sobre la cremallera y el piñón. Hicimos estas piezas de Whip Mix en Carbon® Digital Light Synthesis™. Al final, optamos por incluir solo el domo más pequeño para que fuera más fácil fotografiar la máquina en acción.

…Y esa es la historia del cascanueces Fast Radius. ¡Mira el video a continuación para verlo en acción! Es posible que acabemos de comenzar una nueva tradición navideña.

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