Студенты собрали ткацкий 3D-станок Space Weaver

Эван Боуман и Райан Чен, студенты Калифорнийского колледжа искусств в Сан-Франциско, решили объединить технологию 3D-печати и автоматического ткачества и создали уникальный ткацкий станок под руководством профессоров Майкла Шилоха и Джейсона Келли Джонсона.Боуман и Чен и назвали свое устройство Space Weaver («Пространственный ткач»). Оно способно создавать невероятно легкие переплетения из волокнистых материалов и по принципу работы схоже с обычным 3D-принтером. На этом ткацком станке высотой 213 см можно создавать структуры высотой до 150 см из углеродного и стекловолокна.

Чен и Боуман спроектировали и собрали Space Weaver во время восьминедельного учебного курса. Для сборки рамы размером 213 см х 81 см х 71 см использовались квадратные трубы из углеродистой стали и монтажные петли из полосовой стали. Конечно, сталь использовать не обязательно, но она придает конструкции прочность, которая жизненно необходима для точного числового программного управления процессом. Также дизайнеры установили стеклянную платформу для печати размером 44,5 см х 49,5 см.Студенты детально описали весь процесс, подробные пошаговые инструкции по сборке Space Weaver можно найти у них в блоге на Instructables. Там они описывают разные материалы, из которых они собирали станок, а также методы выставления баланса. Например, для противовеса они использовали бутылки с цементом.

Чен и Боуман изучили наиболее подходящие для автоматического ткачества ЧПУ и остановились на стандартной системе Shapeoko 2. Правда, пришлось внести несколько изменений, о которых они рассказали в своем блоге. У Space Weaver пять шаговых двигателей, и все они приводятся в движение контроллером Synthetos V8 TinyG и источником питания 24 В, заключенными в акриловый корпус. Чен и Боуман подчеркивают важность правильного монтажа проводов для «устройства такого размера». Чтобы избежать проблем в будущем, трижды все перепроверьте. Для обеспечения дополнительной безопасности и предотвращения плавления разработчики установили дистанционный выключатель аварийной остановки на случай, если что-то пойдет не так.Также дизайнерам пришлось преодолеть немало трудностей, связанных с катушками. Большинство проблем было вызвано ослаблением натяжения нити во время процесса ткачества-печати. Сами катушки были напечатаны из PLA на 3D-принтере Flash Forge и установлены на трехслойную акриловую основу, вырезанную лазером.

Чтобы станок начал работать, студенты использовали контроллер Synthetos TinyG, который преобразует G-код в машинный код. Он управляет шаговыми двигателями, пересылая G-код TinyG от Grasshopper/Firefly (бесплатные плагины для Rhino). Фактически студенты придумали новый метод программирования для получения различных переплетений. Файл pdf с пошаговыми инструкциями можно найти на сайте Instructables.После сборки Space Weaver студенты экспериментировали с разными материалами: смолой, эпоксидкой и волокном. В конечном итоге они остановились на суперклее Zap CA, которым пропитывают и покрывают готовые плетения, фиксируя их. Что касается самого материала, здесь они сделали выбор в пользу стекловокна DIA с толщиной нити 1,5 см и углеволокна 3K с переплетенными нитями (и то, и другое можно купить на EBay).

Восемь недель – это достаточно короткий срок для проведения полноценного проектирования, сборки и отладки такого сложного устройства, как Space Weaver, поэтому Боуману и Чену нужно еще время, чтобы закончить испытания. Тем не менее, первые результаты их работы уже впечатляют.Понравилось? Хотите больше? Все самое интересное в еженедельной рассылке. Присоединяйтесь!

Отборные новости, конкурсы и обсуждения в официальной группе 3DToday.

Статья подготовлена для 3DToday.ru