Personnellement, je déteste les araignées. Bien que ce soient des créatures impressionnantes et polyvalentes avec une quantité surprenante d’avantages pour l’environnement et le cycle de vie en général, elles sont tout simplement effrayantes. Entrer dans les toiles d’araignées est toujours un choc désagréable, et pas étonnant – ce sont ces toiles fort et notoirement bien construit.

fils extrudés

Une équipe de designers de Shanghai est également consciente de la force des toiles d’araignées et a réussi à prendre un phénomène naturel plutôt étrange et à l’utiliser comme source d’inspiration dans leur atelier. Lors d’un récent atelier d’été de 3 semaines sur le futur numérique à Shanghai au Collège d’architecture et d’urbanisme de l’Université de Tongji, une équipe a mis au point ce qu’elle a appelé l’imprimante spatiale 3D robotique. Dirigé par l’instructeur de projet Yu Lei de Tsinghua, le chef d’atelier Philip F. , qui cherche à « supprimer la frontière entre » Desigining « et » Fabricating «  ».

Ji Shi, membre de l’équipe, qui espère obtenir son BA en architecture cette année, a présenté le projet à Behance comme un concept en trois phases. Shi voulait que ce projet revienne au métier d’antan qui peut si souvent sembler perdu dans les environnements de production modernes.

imprimante«Les technologies de fabrication numérique, telles que l’utilisation de robots industriels, ont montré d’excellentes performances dans le remplacement de la main-d’œuvre humaine», a noté Shi. «Cependant, le potentiel de la conception n’a pas été pleinement exploré, et plus nous nous impliquons dans la fabrication numérique, plus l’écart entre la conception et la production se creusera. Dans ce projet, ce que je vise à découvrir est la manière d’intégrer la fabrication numérique dans la conception ainsi que dans la production. Cela ressemble plus à la renaissance de l’artisanat à l’ère numérique. Les usines n’ont besoin que d’une technologie qui démontre la capacité de fabriquer des choses; mais les concepteurs doivent s’armer d’une technologie qui exécute des stratégies intelligentes qui dépassent le cadre du remplacement du travail humain. « 

La stratégie commence du côté humain du processus, et le côté humain nécessite souvent une source d’inspiration. L’équipe de Shi s’est tournée vers la nature pour son processus. L’équipe de développement a noté:

« [I]Dans le projet d’impression 3D 6 axes de robot, nous avons développé une stratégie de fabrication qui a enseigné et imité la loi de la nature (en référence à la philosophie chinoise « 师法 自然 »). En étudiant les performances du matériau et de la structure pour la forme 3D dans la nature, nous avons trouvé un moyen d’intégrer la stratégie de fabrication biomimétique dans le processus d’impression 3D. Et en concevant l’effecteur d’extrémité de robot spécial (Outillage) et en utilisant la grande flexibilité et la précision de la technologie robotique KUKA, le processus de fabrication biomimétique est pleinement réalisé. « 

extrudeuseNous avons vu des projets très impressionnants utilisant des robots KUKA, mais celui-ci ne peut que prendre le gâteau pour les plus inventifs.

La première phase du projet de robot était « Biomimetic Concept & Simulation », où les concepteurs pouvaient vraiment mettre leur point de vue sur des objectifs spécifiques. Comme l’équipe l’a noté dans la vidéo du projet (assurez-vous de la consulter au bas de cette page), c’est là que l’inspiration de la toile d’araignée est entrée.

«Le fil d’araignée est abstrait comme un matériau linéaire au milieu avec 3 matériaux ondulés séparés et sinusoïdaux à côté. Ce changement peut renforcer la structure », ont-ils noté.

La force d’une toile d’araignée ne vient pas seulement du tissage soigné, mais également du fil lui-même, que l’araignée fait tourner dans une forme claire – cette forme peut bénéficier d’une structure autoportante imprimée en 3D. En incorporant la forme du nœud de broche de la nature, l’équipe espérait obtenir un potentiel d’impression plus fort et plus durable que, par exemple, un 3Doodler ou un autre stylet 3D qui «tire» dans les airs. Cela les laisserait aller à l’encontre de la gravité telle qu’elle était, ce qu’ils recherchaient exactement.

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tête d'impression

«La technologie d’impression 3D a un grand potentiel dans les futurs domaines de fabrication», notent-ils, «cependant … Ce processus de fabrication a des limites dans la flexibilité spatiale et n’exécute pas une stratégie stratégique de fabrication. En effet, la technologie d’impression 3D actuelle dépend principalement de la superposition de matériau thermoplastique ABS / PLA dans le sens de la gravité. « 

état de l'impressionAlors que l’équipe utilisait toujours l’ABS dans son impression, elle a abordé la théorie générale différemment dans la deuxième phase, «Conception robotique d’effecteur d’extrémité». Au lieu de l’extrusion traditionnelle couche par couche, leur imprimante 3D robotique à 6 axes imite la microstructure du fil d’araignée pour créer des objets autoportants. L’extrémité d’impression de l’unité de robot a une « plaque de rotation tourbillon » avec trois têtes d’impression mobiles et une tête d’impression centrale fixe. Le système servo-entraîné fait tourner la plaque tournante, ce qui fait pivoter les têtes d’impression mobiles, créant la forme destinée au nœud de broche.

systèmeLa troisième phase, «Conception d’un système de contrôle numérique externe», permet le contrôle du robot. Leur système basé sur Arduino comprend quatre servos qui fonctionnent «comme des imprimantes 3D normales» pour alimenter le système de distribution ABS tandis qu’un moteur fait tourner la plaque tournante centrale. L’air comprimé est envoyé à travers des tubes vers les têtes d’impression pour refroidir et ajuster l’ABS une fois extrudé, et chaque tête d’impression a son propre chauffage programmable pour maintenir les températures d’extrusion appropriées. Tous les moteurs et appareils sont contrôlés par des interrupteurs sur la « console centrale » du système de commande numérique.

L’ensemble de ce projet est incroyablement impressionnant – surtout si l’on considère qu’il a été réalisé sans trois semaines au cours de l’été. Ji Shi note que c’est toujours un travail en cours, donc heureusement, l’atelier d’été n’était pas seulement un échec sur le radar de cette imprimante robotique.

« L’impression 3D robotisée à 6 axes est une tentative de fabrication autonome sous tectonique numérique », a déclaré Shi. «Je me suis concentré non seulement sur les résultats de fabrication, mais aussi sur le processus. Dans une certaine mesure, combiner les techniques d’impression 3D avec la robotique est créatif, et le travail que nous avons produit est un outil pour les futurs designers qui peut les aider à mettre en œuvre leur idée rapidement et facilement, tout comme un artisan. « 

Assurez-vous de regarder la vidéo ci-dessous avec des aspects techniques plus spécifiques de ce projet. Quelles applications pensez-vous qu’une telle machine peut avoir une fois raffinée? Dites-nous comment vous réagissez à cette machine dans le fil de discussion du forum Robotic 6-Axis 3D Printing sur 3DPB.com.

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