Хабрахабр

Изготовление корпуса для робота при ограниченном бюджете. Вакуумная формовка

Как показать инвесторам красивый робот? Разработать красивый корпус. Как это сделать, пока нет инвестиций? Я постарался кратко описать свой путь. Мы разрабатываем робота для сбора мячей для гольфа на driving range. Без красивого корпуса очень сложно объяснить как робот будет выглядеть. В этой статье я расскажу как за 24000 руб. получить корпус 1000мм x 800мм x 250мм, а так же о том какие грабли мы собрали по дороге. Возможно, это поможет Вам избежать наших ошибок.

Введение

image

После внесения правок в модель мы начали поиск возможных бюджетных технологий изготовления корпуса. Первый вариант корпуса мы изготовили из стекломата и эпоксидной смолы, это дало возможность оценить общие габариты и внешний вид в натуре.

Поэтому для изготовления верхней части было принято решение использовать термо-вакуумную формовку.
Вакуумная формовка изделий возможна на недорогом оборудовании и требуется небольших первоначальных вложений. Корпус можно изготовить литьем под давлением, но стоимость изготовления пресс-форм является огромным барьером для стартапа.

Подготовка модели. Первая ошибка

все скосы и торцы должны иметь углы более 90 градусов. В модели должны отсутствовать отрицательные углы, т.е. Матрицу необходимо делать выше, т.к. Боковые поверхности должны иметь хотя-бы минимальный уклон в 2-3 градуса, чтобы модель легко снималась с матрицы. Нижнюю часть лучше срезать. в углах примыкания к столу воздух до конца невозможно убрать, это даст плавный загиб к столу. На сколько делать выше зависит от толщины листа, мощности оборудования и того насколько сильно Вы будете разогревать полимерный материал.

Фрезеровка матрицы. Вторая ошибка

Первым делом, когда у Вас есть модель необходимо подготовить матрицу. На форумах я читал об использовании ДСП, но на практике чаще всего используют МДФ. Формы, которые требуют большую точность и рассчитаны на получение большего количества копий изготавливают из алюминия.

Так как наша модель 1000мм x 800мм x 250мм., необходимо было сразу искать подрядчика с соответствующим рабочим полем станка ЧПУ. Наша вторая ошибка была в выборе подрядчика для фрезерования модели. Мы же поверили в то, что можно без проблем собрать матрицу из 12 частей.

Потеряв время и деньги мы нашли другого подрядчика, который сделал матрицу из двух частей.

После фрезеровки МДФ полученные части необходимо склеить, отшкурить и покрыть слоем эпоксидной смолы для создания защитного слоя.

Вакуумная формовка. Третья, четвертая ошибка

Когда у Вас готова матрица можно приступать к процессу формовки. Мы решили сами сделать формовочный стол. Казалось бы, ничего сложного: стол необходимого размера с технологическими отверстиями для отведения воздуха, вакуумный насос, инфракрасные лампы. Под размеры модели заранее была сделана рама.

Сказалось отсутствие опыта. Фото нашего «станка» не сделали, но выглядело это примерно так. Качественного изделия не получилось.

Пока мы ждали модель, пластик абсорбировал влагу из воздуха. Наша четвертая ошибка была в том, что мы слишком рано купили листы АБС-пластика. Из-за этого при формовании появились артефакты в виде пузырей, пришлось купить новые листы АБС.

Находятся они в Нижнем Новгороде, но предложили помочь за очень адекватные деньги. И как иногда бывает, под конец наших мучений мы нашли знакомых, которые оказывают полный цикл услуг по подготовке модели и термо-вакуумной формовке. В итоге процесс формовки мы полностью отдали на аутсорс.

Основной процесс формовки:

  • Фиксация матрицы на вакуумном столе;
  • Фиксация листа материала в раме. Важна фиксация листа по периметру, чтобы избежать деформации при нагреве;
  • Нагрев полимерного материала. Важен равномерный прогрев всего листа, обычно используются инфракрасные излучатели или кварцевые лампы;
  • Предварительная растяжка листа. Либо под собственным весом, либо воздухом;
  • Вдавливание листа на матрицу;
  • Откачка воздуха между листом и заготовкой;
  • Охлаждение материала; Очень важный этап для избежания деформации изделия.
  • Извлечение матрицы;
  • Доработка изделия.

Видео процесса

Результат

Основные формируемые материалы

Мы выбрали лист АБС 4мм толщиной из-за доступности, это дает при вытягивании боковые стенки в 2мм, что вполне нам подходит. Вообще же есть огромное количество материалов.

Информация из Википедии

Полимерный материал

Обозначение по ISO

Стандартный полистирол

PS

Ударопрочный полистирол

SB, HIPS

Блок-сополимер стирол-бутадиен-стирол

SBS

Лист из ориентированного полистирола

OPS, BOPS

Лист из вспененного полистирола

EPS, XPS

Сополимер стирола с акрилонитрилом

SAN

Сополимер акрилонитрила, полибутадиена и стирола (АБС-пластик)

ABS

Сополимер акрилового эфира, стирола и акрилонитрила

ASA

Непластифицированный поливинилхлорид

PVC-U

Пластифицированный поливинилхлорид

PVC-P

Лист из вспененного поливинилхлорида

EPVC

Полиэтилен высокой плотности

HDPE

Полиэтилен низкой плотности

LDPE

Лист из вспененного полиэтилена

EPE

Полипропилен

PP

Лист из вспененного полипропилена

EPP

Полиметилметакрилат

PMMA

Полиоксиметилен, полиацеталь

POM

Поликарбонат

PC

Лист из вспененного поликарбоната

EPC

Полиэфиркарбонат

PEC

Полифениленовый эфир

PPE

Полиамид

PA

Полиэтилентерефталат

PET

ПЭТ, практически некристаллический

 

ПЭТ, аморфный

 

ПЭТ, частично кристаллический (с нуклеацией) лист из ориентированного полиэтилентерефталата

(OPET)

Лист из вспененного полиэтилентерефталата

EPET

Полисульфон

PSU

Полиэфирсульфон

PES

Полифениленсульфид

PPS

Сополимер акрилонитрила/метакрилата/бутадиена

A/MMA/B

Ацетат целлюлозы

CA

Ацетобутират целлюлозы

CAB

Диацетат целлюлозы

(CdA)

Полиэфиримид

PEI

Термопластичные эластомеры (термоэластопласты)

TPE

Термопластичный полиолефиновый эластомер

TPO

Видео, которого явно недостаточно для презентации проекта. Нужен MVP с реальным корпусом

Вывод

Термо-вакуумная формовка это отличный способ изготовления корпуса для прототипов, MVP и мелкой серии. После тестирования нового корпуса скорее всего в постараемся в существующую матрицу внести необходимые изменения и ее же использовать для изготовления мелкой серии.

Спасибо за внимание!

S: В проекте участвуют 6 человек с Хабра. P. Этого робота не было бы, если бы не Habr. Мы разрабатываем три варианта софта (в том числе и на Ardupilot и начинаем версию на ROS), изготовили плату-шильд для малины, два варианта корпуса, у нас три прототипа и грандиозные планы.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть