DesignSpark Mechanical与3D打印

快速制造一个树莓派相机的支架

现在3D打印相比以前更容易接触得到﹐在全球的学校﹐黑客空间﹐工作坊和家中都可使用到桌面型的3D打印机。当然﹐使用打印机只是打印物件的第一步﹐你还需要设计3D部件。.

在这篇文章中我们会使用到DesignSpark Mechanical﹐一个来自RS的免费及功能丰富的软件包﹐用于为树莓派相机模组设计一个支架﹐然后在最近翻新的Ultimaker 2上打印它。

入门

你可以在这里找到DesignSpark Mechanical (DSM)的安装指南。安装后﹐建议您花一些时间了解软件。 RS网站上提供了一些视频教学, 线上参考资料和指导去帮助你开始使用。

3D建模可能会令人害怕去开始使用﹐但是当您练习过和了解工具及技术后﹐您可能会惊讶您这么快就能达到了专业般的结果!

相对于从头开始﹐它会比较有用于从已知对象开始建模。因为我的桌上有一个树莓派的相机﹐我决定测量它并在DSM上制造一个基本模型。这样做有几个原因: 它可以用于“雕刻”部件而不需要绘制每个细节，它可以用于对齐和确定有没有什么其他的部份需要建模。

完成第一个设计

在绘图区域的相机模型中，我开始设计一个基本的直角安装支架，首先绘制一个尺寸比派相机模组大的矩形，然后使用“拉”工具创建一个实体框。

在相机模型上﹐我使用了“组合”工具去切割一部份的实体框。一旦这个操作完成了﹐这个模块会有几个特征﹐就像安装孔﹐并可以容易地修改。

例如﹐切割操作留下了一些圆柱体所以我打算将其用作安装“钉”去将板固定。这些都可以用“拉”工具来扩展。一旦对安装板用作支撑相机模组的部分感到满意​​﹐我会添加另一个实体块﹐垂直于第一个﹐及使用“组合”工具，这次是添加而不是切割，将两个部分连接在一起。

将模型导出为适合3D打印的格式很简单 – 只需使用工具栏上的“导出选项”按钮并选择“3D打印(*.stl) ”选项即可。这个文件可以发送到第三方3D打印公司﹐但对于DIY打印﹐我们需要用另一个软件﹐在这种情况下为Ultimake的Cura。

从萤幕至机械

Cura提取3D模型并将它们转换为3D打印机的指令﹐或G代码。它不仅限于Ultimaker系列的打印机﹐您还可以在一些RepRap和Prusa等等的型号当中使用它。在这里可以找到更全面的兼容打印机列表。

Cura拥有一个简单模式﹐允许快速和容易的打印﹐这对于初学者及基本用家是很好的。但是﹐我建议选择高级工具栏﹐从而查看将设计文件转换至G代码时所考虑的不同参数﹐及在必要时进行修改。

这里有很多资料给您去充分利用您的3D打印机﹐一些一般适用﹐一些取决于您的机器的类型或型号。除了深入的教学及指南外﹐Ultimaker拥有一个完善的讨论区并有很多的活跃用户分享他们的建议和经验﹐当您是3D打印的新手时﹐这些都是很重要的。

您的模型的方位是一个考虑因素。当载入到Cura时﹐它会显示在一个虚拟的“打印区域”。在导出G代码前﹐花一点时间去考虑零件要如何打印﹐以及是否在”最佳方位”上。例如﹐我选择了如上所示的放置我的模型﹐以最小化的悬垂部件﹐因为这些可能难以很好地打印。

因为这是我第一次打印这个设计﹐我选择了“低质量”配置文件﹐从而结出一个相当快的打印结果。要导出设计很简单﹐只要把SD卡插入我的电脑﹐再按下”保存到可移动驱动器”按钮即可。

打印部件

使用Ultimaker 2打印物件是很快速和简单的﹐使用滚轮导航机器来控制菜单﹐选择要打印和启动作业的文件。再者﹐线上讨论及资料有很多关于3D打印并且超出本文章范围的好点子。

当完成后﹐我从打印床上将模型移除﹐整理过多的“边缘”和细丝﹐并检查该部件与相机模组的匹配程度。这有点令人失望 – 板的切口太小﹐安装钉太短和太厚而无法穿过安装孔。经验教训包括:

• PLA丝冷却时会稍微收缩﹐这意味印刷部件的尺寸可能与设计文件稍有不同

• 使用简单的设置来进行快速打印将不能真实地表示在屏幕上所建模的部件

考虑到上述情况﹐我对设计进行了一些修改﹐包括延长安装钉﹐使其更薄﹐以及扩大相机板的凹槽。我还在支架上增加了一些安装孔﹐并设计了第二部分来覆盖及保护相机模组。

当同时打印多款物件时﹐应小心对齐所需的“基座”﹐以确保每个部件从床上向上打印。如果不这样做﹐以及一部分线在打印床上方悬停”﹐则线不会联结到床上﹐给出不良的结果﹐浪费线和时间。看看上面的相片﹐当它从打印床上开始几毫米时所打印的第一层的样子!

一旦修复了这个问题﹐第二次的打印比起第一次有了改善﹐但仍然遇到一些问题。它还是不不符合预期的相机模组，而最大的问题是变形的孔和钉﹐其中线没有停留在它沉积的地方。

为了克服这个问题，我可以尝试以不同的方位打印部件﹐但我认为这将导致设计的其他元素的问题。相反﹐我调整了部件的尺寸﹐使孔比它们需要的更大，而钉更小。我还降低了打印速度﹐努力改善打印质量。

进行这些更改后﹐我运行了第三个打印作业。这种快速原型制作过程是接触机器的优点之一。我可以设计一个部件，运行一个测试打印作业﹐在几分钟及几小时内进行更改和打印﹐而不必将设计发送给第三方进行打印﹐并在看到结果之前等待几天或几周。

这一次﹐相机模组能装配到钉上以及可以在顶部添加盖子。虽然设计的一些部分是精致的﹐总体来说它的功能也像预期的﹐并允许相机的垂直安装。

总结

设计3D打印的零件不是没有它的复杂性﹐但它肯定是一个有大量的实验和学习的过程。通过打印出您自己设计的模型﹐您可以通过尝试和错误来了解什么是有效的﹐而什么没有。

DesignSpark Mechanical是非常强大的CAD软件﹐拥有超过40,000个现有RS产品的3D模型﹐您可以在DesignSpark Mechanical中浏览，并在您自己的设计中使用。

开始使用3D打印是相对简单的﹐并拥有大量资源可以去帮助您﹐以及一个拥有丰富经验的人仕的群体﹐如果您遇到问题的话。随着免费使用软件和广泛使用的3D打印机﹐快速成型新设计的机会比以往任何时候都更多!