Функциональные, оптические, прозрачные прототипы

Прототипирование: Функциональные, оптически прозрачные трубки

Компания: Nix Sensor Ltd.

Отрасль: Дизайн продукции

Профиль: Ontario-based Nix хочет включить цвет в цифру. Датчик цвета Nix Pro, а также Nix Mini Color Sensor, призваны открыть новые рынки для цветочувствительности с помощью простых в использовании и доступных карманных устройств.

Задача:

Свето трубки и другие оптически прозрачные компоненты могут быть трудными прототипами. Методы, такие как ЧПУ, лазерная резка и изготовление пресс-форм, имели разные ограничения в достижимой прозрачности, возможных геометриях или времени обработки.

Решение: Никс использовал прозрачную смолу Formlabs для 3D-печати прозрачных компонентов, таких как линзы и внутренние световые трубки, экономя время и затраты по сравнению с другими методами, такими как аутсорсинг обрабатываемых деталей с ЧПУ или лазерной резки акрила.

Результаты:

Nix сократила расходы с 150-300 долларов за штуку для световых трубок с ЧПУ всего на несколько долларов за штуку, используя Formlabs Clear Resin.
Детали, которые ранее требовали минимального времени обработки в течение 3 дней при использовании аутсорсинга, могут быть изготовлены через 2-3 часа с использованием 3D-печати методом стереолитографии на рабочем столе.
Световые трубки, напечатанные на 3D-принтерах Formlabs, предоставляли свойства и допуски, необходимые для передачи света в прототипах, что было бы необходимо в конечных деталях, изготовленных в PMMA.
Профиль
Цвет может иметь огромное влияние на то, как мы интерпретируем мир вокруг нас, но большая часть нашего общения вокруг цвета достигается в устной форме или с помощью произвольных стандартов. То, как большинство из нас думает о цвете, является аналоговым, но основанный на Онтарио Nix хочет превратить цвет в цифровой опыт.

Лабораторные инструменты уже существуют для точного определения цвета, но эти инструменты доступны только для ограниченного рынка из-за их ценовой политики. Датчик цвета Nix Pro, а также Nix Mini Color Sensor, призваны открыть новые рынки для цветочувствительности с помощью простых в использовании и доступных карманных устройств.

С момента запуска своего продукта Nix увидела, что их датчики используются в случаях, начиная от индивидуального макияжа, адаптированного к тону кожи человека, до контроля качества для яичных желтков и лосося, прежде чем они попали на полки бакалеи. Они даже получили премию Red Dot Design Award.

Цветной датчик Nix Pro и Nix Mini Color Sensor - это простые в использовании портативные устройства для определения цвета.

Вызов
Выбор правильного метода изготовления и материала для многих циклов прототипирования может быть сложным. Это особенно справедливо для полупрозрачных деталей, таких как линзы и световые трубки, которые требуют жестких и оптически прозрачных материалов. Для Nix были выбор на лазерную акриловую резку, ЧПУ по акрилу, 3D-печатная оснастка и непосредственно 3D-печатные детали.

С лазерной резкой акрила материал был прозрачным, но мог производить только двумерные экструдированные формы. С обработанным ЧПУ акрилом поверхности стали матовыми, поэтому они не смогли достичь желаемого внутреннего отражения, если команда не полировала части с зубной пастой или пламенем. Они могли создавать 3д печатную оснастку, но этот процесс занял много времени.

Первоначально Nix выбрала аутсорсинг деталей с ЧПУ. Несмотря на то, что в офисе у них была собственная машина с ЧПУ, было трудно достичь сложных внутренних обьемов, необходимых для небольших, сложных световых трубок. Для каждого прототипа этот процесс ЧПУ занял три-пять дней, а стоимость за модель иногда составляла сотни долларов.

Световая трубка представляет собой оптическое волокно или сплошной прозрачный пластиковый стержень для передачи света от светодиода, установленного на печатной плате (PCB), к пользовательскому интерфейсу устройства.

Решение
Nix с самого начала использовал 3D-принтеры Formlabs, начиная с Form 1+ наряду с станком с ЧПУ, когда компания была основана в спальне 10x10. Трехмерные печатные световые трубки в Clear Resin означали, что они могут печатать 10 разных объективов на одной платформе сборки днем, а не ждать дней между итерациями.

Для каждой версии процесс начинается с программного обеспечения САПР и заканчивается завершенным прототипом для тестирования.

Form 2 стереолитографический 3д принтер, печатает детали путем отверждения жидкой фотополимерной смолы высокоточным лазером.

Во-первых, команда создает новый дизайн световых трубок или набор дизайнов в САПР. Они импортируют дизайн в программное обеспечение для подготовки печати Formlabs PreForm и обеспечивают оптимальную ориентацию и поддержку для успешной печати. При необходимости команда может выложить несколько объективов на единой платформе для печати.

Отпечатанные модели удаляют с платформы и тщательно промывают изопропиловым спиртом (IPA) с использованием набора Formlabs Finish Kit или Form Wash.

После печати детали тщательно промывают изопропиловым спиртом (IPA) с использованием набора для обработки Formlabs. Затем детали полируют с использованием акрилового очистителя Novus 1. Чтобы отшлифовать части, команда накладывает наждачную бумагу на кусочек пробковой доски. Зернистость наждачной бумаги уменьшается до тех пор, пока детали не будут отполированы до удовлетворительных результатов.

Результаты

Используя Form 2 и прозрачную смолу, Nix смог легко изготовить функциональные, оптически прозрачные детали для своих прототипов. 

«Formlabs Clear Resin» помогла нам проанализировать форму, дизайн и подгонку прозрачных компонентов. Не было никакого другого варианта, кроме 3D-печати в Clear Resin». - Мэтью Шеридан, генеральный директор и основатель компании Nix Sensor Ltd. В соответствии с предыдущим методом ЧПУ, для изготовления этих компонентов потребовалось минимум три дня, причем каждая часть стоила между $ 150 и $ 300. Используя 3D-принтеры Formlabs, команде удалось снизить это до двух-трех часов за один проход (с возможностью печати нескольких световых трубок за каждую печать). Кроме того, материальные затраты были снижены до 0,32 доллара США за штуку, используя Clear Resin.

Прототип функциональной световой трубки, 3D, напечатанный на Form 2.

Используя оптически прозрачные детали, прототипированные в прозрачной смоле на трехслойном стереолитографическом устройстве Form 2, Nix смог ускорить цикл разработки продукта, снизить стоимость одной детали от 300 долларов США до 0,32 доллара США и в конечном итоге принести отмеченный наградами цвето датчик на рынок.