Manufactura Digital en 3D

Nix 3D imprime piezas ópticamente transparentes, tubos de luz funcionales | Formlabs

March 05, 2018

El color puede tener una influencia masiva en la forma en que interpretamos el mundo que nos rodea, pero la mayor parte de nuestra comunicación en torno al color se logra verbalmente o mediante normas arbitrarias y esquemas de denominación. La forma en que la mayoría de nosotros piensa en el color es analógica, pero Nix, con base en Ontario, quiere convertir el color en una experiencia digital.

 

Ya existen herramientas de laboratorio para detectar el color con precisión, pero estas herramientas solo están disponibles para un mercado limitado debido a su precio y a su curva de aprendizaje. El Nix Pro Color Sensor, así como el Nix Mini Color Sensor, apuntan a abrir nuevos mercados para la detección del color con dispositivos de mano asequibles y fáciles de usar.

 

Cómo Nix 3D imprime ópticamente claras, tubos de luz funcionales | FormlabsEl Sensor de color Nix Pro y el Mini sensor de color Nix son dispositivos de detección de color asequibles y fáciles de usar.

Desde el lanzamiento de su producto, Nix ha visto sus sensores adoptados para aplicaciones que van desde el maquillaje personalizado adaptado al tono de la piel del usuario hasta el control de calidad de las yemas de huevo y el salmón antes de que lleguen a los estantes de los supermercados. Incluso han recibido un Red Dot Design Award.

 

Crear una herramienta intuitiva con un diseño atractivo no sucedió automáticamente. Se necesitaron muchas rondas de creación de prototipos para alcanzar el diseño final. Nix eligió la impresora 3D Form 2 por su pequeño tamaño y su capacidad de imprimir tanto en materiales opacos como transparentes. El equipo usa Black Resin para imprimir recintos y Clear Resin para componentes transparentes como lentes y tubos de luz internos.

 

En este artículo, nos enfocaremos en los conceptos básicos de diseño de tubos ligeros y el flujo de trabajo específico de Nix para el prototipado de estos componentes, a veces desafiantes.

 

Consideraciones para el diseño de tubos de luz

Hablando en términos generales, un tubo de luz es una fibra óptica o una varilla de plástico transparente sólida para transmitir luz desde un LED montado en una placa de circuito impreso (PCB) a la interfaz de usuario de un dispositivo. Si ha visto una pequeña luz parpadeante en un enrutador, por ejemplo, o un robot de juguete con ojos que se iluminan, ha visto una tubería de luz en acción.

 

Cómo Nix 3D imprime ópticamente claras, tubos de luz funcionales | Formlabsnull

Los tubos de luz funcionan transportando luz desde un punto de entrada a un punto de salida a través de un medio ópticamente transparente. Al diseñar tuberías de luz, es importante considerar cómo minimizar la pérdida de luz y cómo utilizar de manera eficiente la menor cantidad de LED.

 

Ajuste y Tolerancia

El producto de Nix tiene forma de diamante, por lo que sus tubos de luz necesitan estar dentro de esa restricción. Esto plantea numerosas preguntas. ¿Cómo encajarán dentro? ¿Qué tan grandes serán? ¿Cómo interactuarán con los LED de diferentes tamaños?

 

Fue fácil hacer diseños que parecían funcionar en CAD, pero mucho más difícil diseñar piezas que funcionaran bien en prototipos físicos. El diseño final requería un ajuste de interferencia o un buen complemento, algo que el equipo necesitaba probar numerosas veces en prototipos físicos para obtener la sensación correcta.

 

Selección de materiales y postprocesamiento

Como veremos más adelante, elegir el método y el material de fabricación correctos puede ser complicado, especialmente durante el prototipado, cuando es necesario producir muchas iteraciones diferentes dentro de una línea de tiempo breve. Para Nix, las opciones incluyeron acrílico cortado con láser, acrílico CNC, moldes impresos en 3D y plásticos impresos directamente en 3D.

 

Formlabs Clear Resin es ideal para mostrar detalles internos, albergar LED o crear ventanas. Aprenda a pulir Clear Resin para obtener un acabado transparente o siga leyendo para ver el flujo de trabajo específico de Nix.

 

Diseño para fabricación

Al igual que con cualquier componente de hardware, una tubería de luz que se ve y funciona correctamente en un prototipo terminado puede ser difícil de producir con éxito a granel. A través del proceso de diseño, considere cuál será el material final y si será posible producir en masa una pieza final.

 

Los diferentes materiales requieren diferentes métodos de posprocesamiento, lo que puede llevar mucho tiempo, por lo que es importante considerar cómo se terminarán las piezas durante el diseño. Por ejemplo, evite agregar muchos surcos intrincados a una pieza que debe ser lijada meticulosamente, ya que esto aumentará el tiempo y el trabajo necesarios durante el procesamiento posterior.

 

Nix tardó un tiempo en encontrar un material transparente lo suficientemente versátil como para crear prototipos de las tuberías de luz internas en sus sensores.

 

Con acrílico cortado con láser, el material era transparente, pero solo podía producir formas extruidas en 2D. Con el acrílico mecanizado por CNC, las superficies se volvieron turbias por lo que no pudieron lograr la reflexión interna deseada a menos que el equipo puliera las piezas con pasta de dientes o llamas. Podrían imprimir moldes en 3D, pero este proceso llevó mucho tiempo.

 

Inicialmente, Nix optó por subcontratar piezas de CNC. A pesar de que tenían su propia máquina CNC en la oficina, les resultaba difícil lograr los cortes que necesitaban para las tuberías pequeñas e intrincadas. Para cada prototipo, este proceso de CNC tomó de 3 a 5 días, y el costo por parte a veces terminó siendo de cientos de dólares.

 

Para una sola parte, esto no sería un gran problema. Sin embargo, muchos prototipos inevitablemente fallan antes de aterrizar en un diseño final. Pasar tanto tiempo y dinero en cada iteración le agregó semanas o incluso meses de tiempo, y miles de dólares, al proceso de desarrollo del producto.

 

Flujo de trabajo: impresión en 3D de tubos de luz con resina transparente

Nix ha estado utilizando impresoras 3D de Formlabs desde el principio, comenzando con un Formulario 1+ junto con una máquina CNC cuando la empresa estaba basada en un dormitorio de 10x10 '. Ahora usan la impresora 3D de estereolitografía de escritorio Form 2. Los tubos de luz de impresión 3D en Clear Resin permitieron imprimir diez lentes diferentes en una sola plataforma de construcción en una tarde, en lugar de esperar días entre las repeticiones.

 

Para cada versión, el proceso comienza con el software CAD y finaliza con un prototipo final para la prueba.

 

Primero, el equipo crea un nuevo diseño de tubería de luz, o un conjunto de diseños, en CAD. Importe el diseño en el software FormForm PreForm y asegúrese de que esté orientado y admitido de manera óptima para una impresión exitosa. Si es necesario, pueden diseñar múltiples lentes en una sola plataforma de construcción.

 

Las lentes se imprimen usando Resina transparente a 25 micras.

 

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El equipo elimina las piezas de la plataforma de construcción y quita los soportes con el Kit de acabado Form 2.

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Cada parte se inspecciona en busca de burbujas u otros defectos que puedan impedir el paso de la luz. Las piezas se lavan completamente con alcohol isopropílico (IPA) utilizando el kit de acabado o el lavado de forma. Si quedan residuos, las piezas saldrán grumosas y pegajosas, lo que causa problemas durante el paso de pulido, por lo que las partes deben enjuagarse por completo.

Cómo Nix 3D imprime ópticamente claras, tubos de luz funcionales | Formlabsnull

Después de lavar las piezas, pueden pulirse con el limpiador acrílico Novus 1 (o el esmalte de su elección).

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Para lijar las piezas, el equipo coloca papel de lija en una pieza de tablero de corcho que tiene algo de elasticidad, y agita las lentes en un patrón aleatorio para evitar marcas en la superficie. La arena del papel de lija aumenta hasta que las piezas se pulen a satisfacción.

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El resultado es una parte funcional y ópticamente clara que se puede incorporar en los prototipos de Nix.

Cómo Nix 3D imprime ópticamente claras, tubos de luz funcionales | Formlabs

Fotos proporcionadas por Nix. Debido a que las tuberías de luz son bastante pequeñas, en algunos pasos, se utilizó un cubo impreso en 3D más grande en aras de la claridad visual en esta demostración.

La tecnología de impresión 3D estereolitografía permite impresiones nítidas en el escritorio y elimina la molestia de crear prototipos de piezas transparentes como tubos de luz. Formlabs Clear Resin es ideal para fluidos y moldes, óptica, iluminación y cualquier pieza que requiera translucidez.

 

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