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Einen NFC-Ring modellieren mit DesignSpark Mechanical

Wearables selbst drucken – leicht gemacht mit dem leistungsfähigen CAD-Paket von RS

Der NFC-Ring entsprang dem Wunsch eines Einzelnen, einen Ring etwas Nützliches tun zu lassen: Er wollte bald heiraten und mochte keine funktionslosen Gegenstände. Nachdem er eine Weile experimentiert hatte, wurde ein Kickstarter-Projekt initiiert und erfolgreich finanziert.

Wir spulen vor in die Gegenwart: NFC-Ringe gibt es inzwischen im Onlineshop. Alternativ können Sie auch einfach die NFC-Tags kaufen und Ihren Ring selbst entwerfen.

In diesem Beitrag entwerfe ich mit DesignSpark Mechanical (nachfolgend als DSM bezeichnet), einem leistungsfähigen, kostenlosen CAD-Paket von RS, einen NFC-Ring, den ich anschließend auf einem 3D-Drucker Ultimaker 2 ausgeben lasse.

Das Vorhaben

Das Team von NFC Ring hat eine sehr offene Denkweise und gibt viele seiner Daten über das GitHub-Konto frei, darunter auch Ringmodelle. Ich hätte einen dieser Entwürfe zum Drucken herunterladen können, aber ich wollte mit DSM einen eigenen Entwurf erstellen.

Überlegungen vor der Modellierung des Rings:

  • Anders als beim offiziellen NFC-Ring wollte ich für den NFC-Tag eine ebene Fläche entwerfen, die groß genug für das NFC-Tag sein musste.
  • Ich musste entscheiden, an welchem Finger ich den Ring tragen wollte, und mit der entsprechenden Ringgröße modellieren.
  • Der Ring-Innenseite eine Passform verleihen

Ich skizziere ein Profil in 2D, bevor ich es um 360 Grad drehe, um den Hauptkörper des Rings zu entwerfen. Dann füge ich einen Ringflächenbereich hinzu, in dem das NFC-Tag positioniert werden soll. Dies ist ein gängiges Verfahren zur Modellierung runder Objekte. Es wird vorausgesetzt, dass Sie DSM installiert und einige der Basis-Tutorials durchgearbeitet haben.

Das Ringprofil skizzieren

Ich habe zunächst den Skizziermodus (Sketch Mode) und dann den Grundriss (Plan View) ausgewählt, um eine flache Rasteransicht im Hauptzeichenfenster zu bekommen. Danach habe ich das Ringprofil erstellt und dazu zuerst mit dem Linienwerkzeug (Line) zwei parallele horizontale Linien von 1 mm Länge gezeichnet und dann mit dem Dreipunktbogenwerkzeug (Three-Point-Arc) an jeder Seite einen Bogen hinzugefügt, wie oben gezeigt.

Anschließend habe ich mit dem Werkzeug für abgerundete Ecken (Create Rounded Corner) die vier Ecken mit einem Radius von 0,2 mm gerundet. Das ist möglicherweise viel zu klein, um in einem selbst entwickelten 3D-Druckmodell sichtbar zu sein, aber es lohnt sich für den Fall, dass später ein höher auflösender Drucker verwendet wird, wenn die Datei zum Beispiel einer professionellen 3D-Druckerei übergeben wird.

Nach Erstellung des Ringprofils habe ich mit dem Konstruktionslinienwerkzeug (Construction Line) eine Linie gezeichnet, um eine Achse zu erstellen, um die ich das Ringprofil drehen konnte. Diese Konstruktionslinie sollte einen Abstand von dem skizzierten Ringprofil haben, der dem gewünschten Innenradius des Rings entspricht. Ich weiß, dass mir ein Ring der Größe 10 US gut passt. Gemäß einer der vielen online verfügbaren Ringübersichten bedeutet das einen Innendurchmesser von 19,8 mm und einen Innenradius von 9,9 mm.

Mit dem Konstruktionlinienwerkzeug (Construction Line) habe ich auf einer Seite des vorhandenen Profils ungefähr an der richtigen Stelle eine senkrechte Linie gezogen. Die Linie kann mit verschiedenen Verfahren genau positioniert werden. Zwei davon werden unten erläutert.

Mit dem Verschieben-Werkzeug (Move) habe ich zuerst auf die Konstruktionslinie und dann auf den Pfeil der Bewegungsachse geklickt. In dem daraufhin angezeigten Pop-up-Menü habe ich die Lineal-Option (Ruler) ausgewählt und dann ein Maß zum Ringprofil gezogen. Danach konnte ich den erforderlichen Abstand zwischen den beiden Objekten eingeben, sodass die Konstruktionslinie entsprechend verschoben wurde.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, ausgehend von dem Ringprofil ein 9,9 mm breites Rechteck zu zeichnen, dann wiederum das Verschieben-Werkzeug (Move) zu verwenden, dieses Mal jedoch mit der Bis-zu-Option (Up to) aus dem Pop-up-Menü, und das hintere Ende des Rechtecks als Punkt auszuwählen, an den die Linie verschoben werden soll. Sobald die Konstruktionslinie richtig positioniert ist, kann das Rechteck wieder gelöscht werden.

In Drehung

Mit dem Ziehen-Werkzeug (Pull) kann das Ringprofil um die Konstruktionslinie gedreht und herausgezogen werden. Ich habe zunächst bei ausgewähltem Ziehen-Werkzeug (Pull) auf das Ringprofil als die gewünschte Skizze geklickt. Anschließend habe ich die Drehen-Option (Revolve) aktiviert und die Konstruktionslinie als Drehpunkt ausgewählt. Daraufhin wurde ein Pop-up-Menü mit mehreren Optionen angezeigt. Mit Full Pull (Komplett ziehen) wird einmal komplett gedreht, sodass man einen vollständigen Ring erhält.

Dieses Modell sieht schon wie ein Ring aus! Für das NFC-Ring-Tag wollte ich jedoch noch eine ebene Fläche an der Vorderseite hinzufügen.

Ich habe ein Rechteck mit den Maßen 22 mm x 4 mm skizziert und mittig auf dem Ring positioniert. Mit dem Ziehen-Werkzeug (Pull) und ausgewählter Option No Merge (Nicht zusammenführen) habe ich das Rechteck aus dem Außendurchmesser des Rings herausgezogen. Diese Option verhindert, dass das herausgezogene Element automatisch mit anderen 3D-Elementen zusammengeführt wird.

Mit dem Kombinieren-Werkzeug (Combine) habe ich den Quaderkörper weggeschnitten, das innere Element und das überlappende Element entfernt und nur das äußere Element stehen gelassen, das den Ring umhüllt.

So habe ich eine ebene Ringfläche erstellt. Mit nur 4 mm ist sie aber zu klein für die NFC-Ringeinlage. Das habe ich mit dem Messen-Werkzeug (Measure) überprüft, wie im Screenshot unten zu sehen ist.

Anschließend habe ich einen anderen Modus des Ziehen-Werkzeugs (Pull) verwendet und zuerst eine der Kanten der Ringfläche und dann die Kanten-schwenken-Option (Pivot Edge) ausgewählt. Wird die Kante nach oben gezogen, ändert sich das Modell, wie unten gezeigt. Jede Kante wurde 2 mm herausgezogen, um eine ebene Ringfläche von 22 mm x 8 mm zu erhalten.

Zuletzt habe ich ein Rechteck von 20 mm x 6 mm auf die Fläche gezeichnet und nach unten gezogen, um eine Vertiefung für die Einlage zu erstellen, und der Ringfläche eine abgerundete Fase hinzugefügt, um dem Ring den letzten Schliff zu geben.

[Bildschirm – fertiger Ring]

Das fertige Modell habe ich über das einfache Exportmenü in eine STL-Datei exportiert und anschließend mit unserem Ultimaker 2 den Ring gedruckt. Details zum Druckvorgang werden in einem anderen Beitrag erläutert.

Zusammenfassung

Das Ziehen-Werkzeug (Pull) ist eine vielseitige, leistungsfähige Funktion in DSM. Es lässt sich bei der Teilemodellierung auf unterschiedlichste Weise einsetzen. Skizzierte Profile können zu runden Elementen herausgezogen, Fasen hinzufügt, vorhandene Elemente geschnitten oder geändert werden und vieles mehr.

Es ist mir gelungen, mit DesignSpark Mechanical und dem Ultimaker 2 innerhalb weniger Stunden ein Teil zu entwerfen, hier einen NFC-Ring, ein verwertbares materielles Modell auszudrucken und damit schnelles, einfaches und erfolgreiches Prototyping zu demonstrieren.

maker, hacker, doer

3 Nov 2016, 13:39

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