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Utilizzo della scansione 3D e dell'ingegneria inversa per costruire un carrello per un altoparlante

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Utilizzo della scansione 3D e dell'ingegneria inversa per costruire un carrello per un altoparlante

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Sfondo: Mia figlia è in un'attività chiamata "Colorguard" e sta facendo domanda per diventare capitano per la prossima stagione. Uno dei requisiti per la candidatura è quello di fare qualcosa per il miglioramento della squadra di colorguard. Ha scelto di costruire un carrello a rulli per un altoparlante pesante che la loro squadra usa per suonare la musica durante gli allenamenti e le esibizioni.

Altoparlante a scansione 3d di Shining3d

Problema principale: come costruire un carrello che mantenga stabile l'altoparlante durante il trasporto, permettendo al tempo stesso di rimuoverlo facilmente e senza modificare l'altoparlante.

Problema secondario: come sostituire una maniglia persa dall'altoparlante.

Soluzione al problema secondario: Il problema secondario era un po' più facile da affrontare rispetto al problema primario, quindi, naturalmente, sono andato dopo quello prima. L'altoparlante viene fornito con tre maniglie identiche che sono montate con viti. Sono stato in grado di rimuovere una delle due maniglie rimanenti e di utilizzare il nostro scanner 3D EinScan-SP per catturare la maniglia.

Dato che il manico era molto scuro, l'ho incipriato con un sottile strato di talco per bambini, in modo che lo scanner fosse in grado di raccogliere le superfici. L'EinScan-SP ha una grande caratteristica che allinea automaticamente ogni scansione mentre accende il giradischi. Allinea automaticamente anche scansioni multiple dell'oggetto in diverse posizioni. Il software preleverà punti non lineari della geometria da scansioni multiple e li allineerà l'uno all'altro. Questo permette agli utenti di catturare non solo i lati, ma anche la parte superiore e inferiore di un oggetto.

Sono stato anche in grado di utilizzare le funzioni di editing del software per rimuovere qualsiasi artefatto di sfondo dalla scansione prima di reticolarlo in un STL a tenuta stagna.

Pulizia e personalizzazione: Dopo aver esportato la scansione in una STL a tenuta stagna, avevo ancora alcune cose da fare. Il manico aveva un po' di usura e una parte dell'imbottitura in gomma era strappata o appesa al manico. Ho usato Meshmixer (www.meshmixer.com) di Autodesk, un programma gratuito, per importare l'STL e pulire le superfici irregolari causate dall'usura del manico. Sono stato in grado di utilizzare il Deform: Strumento liscio dopo aver selezionato le aree ruvide con il pennello di selezione in Meshmixer.

Mia figlia voleva anche personalizzare l'etichetta stampata sul manico, così ho usato lo strumento Edit:Erase and Fill per rimuovere il testo incorporato e creare una superficie piana. Ho anche usato Meshmixer per pulire i fori delle viti per assicurarsi che fossero cilindrici.

Dopo aver fatto quelle modifiche sul manico, ho esportato la mesh come file STL da Meshmixer. Il file è uscito molto grande a 26 MB. Ho usato un altro software gratuito chiamato Meshlab (www.meshlab.net), per ridurre la dimensione del STL decimando i poligoni ridondanti (Filtri): Remeshing, Simplification, and Reconstruction:Simplification Quadric Edge Collapse Decimation). Sembra un sacco di lavoro, ma il software fa tutto il lavoro per voi. Sono stato in grado di riesportare la mesh da Meshlab a 2,4 MB dal file Meshmixer originale di 26 MB.

Meshlab ha una tonnellata di funzioni per lavorare con le mesh, come i dati di scansione degli scanner 3D. Meshmixer e Meshlab sono strumenti inestimabili per chi utilizza gli scanner 3D.

Per incorporare il nuovo testo nella maniglia, ho scelto di utilizzare un programma CAD semplice e gratuito chiamato Tinkercad (www.tinkercad) di Autodesk. Ho importato il file STL di dimensioni ridotte in Tinkercad e ho allineato un piano sulla superficie che volevo incorporare il testo, poi ho usato la funzione Testo e numeri in Tinkercad per digitare il testo e ho usato la funzione Hole per tagliare il testo nel modello mentre lo abbassavo. Ho poi selezionato sia il testo che la mesh e li ho uniti insieme. Ho esportato il nuovo mesh per la stampa 3D.

Per la stampa 3D del manico ho utilizzato la nuova stampante 3D Afinia H+1 e il filamento flessibile Cheetah di NinjaTek.

Ho utilizzato un riempimento a densità più elevata dell'80% e ho utilizzato l'estrusore TPU dell'H+1 per i filamenti flessibili. L'intaso a densità più elevata ha dato maggiore rigidità all'impugnatura, rendendola al contempo morbida al tatto per una maneggevolezza confortevole.

Ora passiamo alla parte principale del progetto: come costruire un carrello per l'altoparlante.

Mia figlia mi ha detto che voleva realizzare un carrello resistente che tenesse l'altoparlante in modo sicuro, ma che permettesse comunque di rimuoverlo facilmente dal carrello. Abbiamo dato un'occhiata all'altoparlante e ci è venuta l'idea di usare il supporto dell'altoparlante come punto di montaggio sul carrello.

Guardando la zona, ho notato molti piani dentellati, pareti verticali, pareti angolate e un cilindro per il tubo di montaggio. Avremmo potuto passare un bel po' di tempo con un calibro per cercare di ottenere le dimensioni critiche, ma perché farlo quando si ha uno scanner 3D portatile? Abbiamo usato l'EinScan Pro 2X PLUS di Shining 3D.

Con questo scanner portatile, siamo stati in grado di spostare lo scanner sopra la cavità dell'altoparlante e di catturare molte delle aree piane. Abbiamo applicato per la prima volta dei marcatori di destinazione per permetterci di utilizzare l'acquisizione in HD della superficie.

Abbiamo quindi utilizzato EinScan Pro 2X PLUS con il suo software EXSCAN PRO per catturare le superfici critiche. Dopo un po' di pulizia, abbiamo esportato la mesh come file STL non a tenuta stagna, poiché catturavamo solo la superficie superiore e non l'intero diffusore.

EinScan Pro 2X PLUS viene fornito con il software Solid Edge, che è un pacchetto CAD completo con funzionalità di reverse engineering, ma in questo caso ho scelto di utilizzare Autodesk Fusion 360 (https://www.autodesk.com/products/fusion-360) in quanto abbiamo molte scuole e hobbisti che utilizzano questo software e dispone di funzionalità di importazione Mesh e di reverse engineering.

Ho importato il file STL non a tenuta stagna in Autodesk Fusion 360 e sono stato in grado di iniziare ad ottenere alcune misure e definire alcuni piani.

Dato che avevo il corpo della maglia scannerizzata, ho potuto tenerlo visibile mentre disegnavo gli elementi necessari per creare il mio modello.

E rendere il modello a maglia invisibile per vedere solo il mio modello senza la maglia.

Dopo essere stato soddisfatto del design del modello e di come si adatta, virtualmente, al modello a rete. Sono passato alla stampa 3D. Il modello era leggermente troppo grande per poterlo stampare tutto in un unico pezzo, così ho usato una funzione molto semplice (Modify:Split Body) per dividere il modello in due pezzi per la stampa 3D.

Ho usato l'Afinia H+1 e ho stampato i due corpi in PLA nero, tenendo conto del percorso di stampa per aumentare la resistenza del cilindro e delle pareti del modello stampato. Per dare ad un cilindro la massima resistenza, stampatelo sul suo lato, in modo che il percorso di stampa vada lungo tutto il cilindro dall'alto verso il basso e non solo intorno e intorno in cerchi stratificati. Gli strati sono il punto più debole di una stampa, quindi prendete in considerazione dove la forza laterale entrerà nel vostro modello dopo la stampa e assicuratevi che gli strati siano perpendicolari alla direzione della forza.

Ora, abbiamo iniziato a montare i pezzi nell'altoparlante per vedere come andava.

Wow! Calzano come un guanto. Non c'è bisogno di una seconda, terza, quarta, ecc... revisione. Questo è inaudito! Tutto questo grazie alla scansione 3D con Shining 3D EinScan Pro 2X PLUS.

Ecco le foto del resto del carrello assemblato. Il telaio è fatto di tubi in ABS da 1,5" saldati insieme con acetone e la piastra di montaggio è un pezzo di truciolato di scarto. Tutto sommato, non troppo malandato per una squadra di padre e figlia con gli strumenti giusti.