Así que usted acaba de comprar una impresora 3D. ¿Qué es lo primero que vas a hacer cuando lo enciendes? Si eres como yo, querrás imprimir un Case “estuche” para tu smartphone. Es casi un rito de iniciación para los propietarios de la impresora 3D, es como escribir en una aplicación "Hello World" cuando empiezas a programar.

En este post del blog de XpertCAD hablaremos de cómo usar el software de SolidWorks 2014 CAD para diseñar una pieza para impresión 3D. SolidWorks es una aplicación considera la herramienta de modelado 3D "estándar de la industria" para muchos diseño, simulación y análisis de aplicaciones de ingeniería. La versión SolidWorks 2014 está repleta de grandes características y nuevas capacidades.

Estuche de teléfono impreso en 3D (izquierda) y montaje 3D en SolidWorks (derecha)

Aquí les dejo las instrucciones de cómo crear un case para su Smartphone usando SolidWorks y Windows 8, cortesía de Gavin Gear.

Mientras que hay muchas maneras de abordar el diseño de un estuche para smartphone, me decidí por un enfoque simple: primero crear un modelo 3D de mi Nokia Lumia 928 y luego construir el estuche alrededor de él.

Modelo Solidworks de mi teléfono Nokia 928 completamente prestados (izquierda) y con las líneas ocultas se muestra (derecha) clic/grifo para agrandar

Una vez que había creado el modelo del teléfono, he creado una "piel" en el teléfono mediante una función en SolidWorks llamado " “surface offset”. Literalmente esto le permite al diseñador "expulsar" a una superficie y hacer una nueva superficie que resulta en un grueso de desplazamiento constante entre las dos superficies.

Izquierda: superficie del teléfono (azul) y superficie “Surface offset” (amarillo), Medio: superficie externa del estuche “case” (rojo), Derecha: las superficies interiores y exteriores con las líneas ocultas a la vista.

Con la superficie interna (teléfono) y la geometría de la superficie externa (estuche) completada entonces es posible que "sustraer" el volumen del teléfono del volumen global mediante el comando "combine" en SolidWorks. Esto deja la cáscara de grosor constante que luego se puede cortar en consecuencia y dejar sólo las partes del estuche que son necesarios para la protección o aspecto. La parte del estuche terminada encaja en el teléfono exactamente y los recortes (para los botones) se colocan precisamente en lo referente a la pantalla, botones, cámara, altavoces y otras características.

Diseño del case para un smartphone Nokia 928 creado en SolidWorks 2014 -cáscara de .050“ de espesor.

Consideraciones especiales para la impresión 3D

Si tuviera una impresora 3D que pudíera imprimir esta parte utilizando materiales de caucho, este diseño funcionaria así como esta. Para este proyecto he utilizado una impresora 3D MakerBot Replicator 2 Desktop que imprime usando plástico PLA. Las impresoras 3D de filamentos fundidos son extremadamente poderosos para prototipos y herramientas de fabricación que exigen conocimientos especiales acerca de cómo trabajar con el fin de crear piezas optimizadas con ellos. Una de las cosas que he aprendido desde el principio usando este tipo de impresoras es cómo las tolerancias no son absolutas. Las superficie hechas con filamento fundido tienen una "textura" que se agrega a las superficies especificadas por el correspondiente modelo 3D. Esta textura extra es el resultado de la impresora que se utiliza, el material utilizado para la impresión y la configuración de impresión utilizada. Con el MakerBot Replicator 2 he encontrado que cuando se utiliza la configuración de impresión "Estándar" esta textura representa entre .010 "-. 020" de textura superficial adicional. Si usted no considera el grosor adicional de esta textura superficial, el teléfono no cabrá en el estuche.

Crestas pequeñas siguen el camino de la extrusora cuando se realiza la impresión de filamento fusionado – Aquí se muestra la textura con impresión “Standard” utilizando una impresora MakerBot Replicator 2

Mi solución para tener en cuenta esta textura superficial fue agregar un desplazamiento adicional superficial (inflación de la superficie del modelo de teléfono) para crear un "espacio" entre el modelo sólido y el estuche modelo sólido. Ya que SolidWorks es una aplicación de modelado de solidos paramétrico, este parámetro (espacio de aire entre teléfono y estuche) puede ser fácilmente ajustado en un momento ajustando el valor de desplazamiento superficial. Esto es una capacidad muy poderosa. En SolidWorks pueden incluso importar los parámetros de unidad desde un origen de datos externo como una hoja de cálculo Excel. Esta herramienta para migrar basado en Excel sería una gran manera de facilitar el ajustar un modelo de estuche para teléfono con diferentes materiales, impresoras y configuraciones de impresión.

Creando un desplazamiento de .025 " superficiales para tomar en cuenta el espacio vacío y la textura de la superficie de impresión 3D en SolidWorks 2014.

Existen algunas consideraciones adicionales que deben evaluar para el diseño en impresoras 3D con SolidWorks:

Voladizos y soportes: Dado que las impresoras 3D construyen piezas en capas, tienes que pensar en cómo se construirá el material para arriba. Si usted tiene salientes (material sin nada debajo para apoyarlo) usted puede utilizar soportes impresos en el lugar afectado para superar los problemas con el alcance y materiales caídos durante la impresión. La regla general es llamada la "regla de 45 grados". Si la saliente tiene más de 45 grados (más horizontal que vertical), entonces tendrás que utilizar soportes al imprimir.

Deformaciones y contracción: Algunos materiales como el plástico ABS se encogerán mientras se enfrían, durante y después de la impresión. Esto puede causar grandes tensiones internas en su modelo, además de separaciones y deformación del modelo. Usted puede mitigar algunos de estos temas utilizando una plataforma climatizada (si utiliza plástico ABS), imprimiendo en una balsa (plataforma de soporte para impresiones), cuidadosamente ajustar opciones de relleno (estructura interna impresa de la parte), y leyendo artículos en Internet que tratan sobre estos temas y mitigaciones correspondientes.

Las propiedades del material: Ahora hay muchos tipos de filamentos (hilos de plástico) que son utilizados por impresoras 3D. Cada uno de los materiales correspondientes tiene propiedades diferentes incluyendo coeficiente de expansión térmica, resistencia, elasticidad y punto de fusión. Usted necesitará averiguar qué configuración de la impresora y ajustes de diseño son necesarios para optimizar los resultados de la impresión para el material que va a utilizar.

Estuche para el Nokia 928 imprimiéndose en un MakerBot Replicator 2 con balsa (entre el estuche y plataforma) y soportes (columnas verticales de material).

Fabricación y Diseño iterativo

Con la combinación de parámetros de modelado 3D e impresión 3D es posible perfeccionar diseños en una fracción del tiempo que lleva sin estas capacidades. Para el escenario de diseño de la caja del teléfono, idealmente puede refinar un diseño en tres iteraciones:

Iteración 1: Imprimir con las brechas/tolerancias por defecto (puede ser cero). Medir las dimensiones internas reales de la cáscara del estuche del teléfono, calcular los ajustes de las partes y actualizarlas.

Iteración 2: Imprimir con tolerancias ajustadas. Pruebe las piezas para el ajuste, tomar medidas cuando sea necesario, actualizar parte.

Iteración 3: Imprimir parte "final" y probarla.

Además de las tolerancias para este estuche de teléfono, también utilice diseño iterativo para que el "cierre de presión" en las esquinas del estuche quedara justo. Tomó unas pocas repeticiones para optimizar la "acción de cierre" del perfil de la esquina, así como las ranuras y orificios de alivio que permiten la esquina doblar sin fatigar el plástico de estrés.

Broche de presión! Con la esquina de diseño optimizado, el estuche efectivamente conserva el teléfono agarrado y hace que sea fácil de poner y quitar.

Si tienes experiencia con el método de la impresión y el equipo que utilizas, el número de iteraciones va a ser mucho menor. Si sólo está empezando, probablemente tendrás que repetir y experimentar mucho más que lo que se muestra arriba. Claro que es muy satisfactorio llegar a un diseño óptimo que creaste.

Puede que se pregunten cuánto cuesta imprimir un estuche para smartphone como este. También me preguntaba esto. Aquí hay un rápido cálculo del coste por impresión (sólo material de la caja, balsa y soportes no incluidos):

Filamento PLA: $ 48,00/kg

Caja del teléfono: .02 kg

Coste por impresión: $0.96 centavos de dólar.

¿Quieres imprimir tu propio estuche para tu Smartphone Nokia 928 con SolidWorks 2014?

Estás de suerte! Aquí puedes descargar este estuche teléfono en Thingiverse.

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