연말 전통의 혁신: 경계를 허무는 3D 프린팅 호두까기 인형

Fast Radius에서는 연말을 진지하게 맞이합니다. 우리는 또한 새로운 것을 가능하게 한다는 사명에 전념하고 있습니다.

이번 12월 우리는 축제 정신과 적층 제조 전문성을 결합하여 연말 고전인 호두까기 인형의 우리 버전을 만들기 위한 임무를 시작했습니다. 우리의 최종 제품은 어떤 전통적인 제조 방법으로도 만들 수 없는 진정한 '언메이커블(unmakeable)' 제품입니다. 게다가 실제로 호두를 깰 수 있습니다. 어떻게 했는지 소개합니다.

설계

설계 프로세스는 호두를 깨는 여러 다른 방법을 평가하는 것으로 시작되었습니다.

결국 랙 앤 피니언(rack and pinion) 메커니즘으로 결정했습니다. 이는 피니언(기어)의 회전 운동을 랙(호두를 으깨는 막대)의 직선 운동으로 변환합니다.

이 설계는 기어, 크랭크, 랙, 핸들을 포함한 호두까기 인형의 모든 부품을 전통적인 방식으로 만들면 12개 이상의 부품이 필요하지만, 이를 단일 3D 프린팅 부품으로 만들 수 있는 기회를 엔지니어들에게 제공했습니다.

설계 엔지니어링

호두까기 인형의 모든 부품을 단일 피스로 통합하는 설계로 결정한 후, 호두까기 인형이 호두 껍질을 깨는 데 필요한 힘을 생성할 수 있는지 확인해야 했습니다.

해당 주제에 관한 학술 문헌(실제로 존재합니다!)을 참조하고 냅킨 계산을 통해 적절한 기어 크기, 기어비, 크랭크 설계를 결정했습니다.

또한 기어가 프린팅 후 작동하도록 보장해야 했습니다. 설계는 분말 제거를 위한 회전 클리어런스를 확보하면서 기어 이가 여전히 효과적으로 맞물리도록 균형을 맞춰야 했습니다. 이를 위해 모든 맞물림 표면에 최소 0.5mm의 간격을 두었습니다.

원래 금속과 플라스틱 3D 프린팅 부품의 조합을 고려했지만, HP Jet Fusion 580 컬러 3D 프린터에서 호두까기 인형 전체를 프린팅하기로 결정했습니다. 이 장비는 Fast Radius 공장에 비교적 새로 도입된 장비로, 우리는 이를 테스트해보고 싶었습니다. 580에 사용되는 소재인 HP 3D High Reusability CB PA12는 우리가 HP 3D Jet Fusion 4200 프린터로 수백만 개의 부품을 프린팅하는 데 사용한 PA12와 거의 동일한 기계적 특성을 가지고 있어 호두를 깰 만큼 충분히 견고하고 강한 부품을 만들 수 있음을 알고 있었습니다. 다만 580 프린터 자체는 4200과 약간 다르므로, 580의 빌드 볼륨에 맞게 설계와 방향을 조정했습니다.

최종 제품

우리의 신중한 설계와 엔지니어링은 결실을 맺었습니다. 호두까기 인형은 프린터에서 완전히 기능하는 상태로 나와 바로 사용할 수 있었습니다.

호두까기 인형에 약간의 화려함을 더하기 위해 수석 디자이너가 마차 시계에서 영감을 받아 랙 앤 피니언 위에 씌울 두 개의 투명 부품을 만들었습니다. 이 부품들은 Carbon® 디지털 광 합성™의 Whip Mix로 제작했습니다. 결국 기계 작동 모습을 촬영하기 쉽게 더 작은 돔만 포함하기로 했습니다.

…이것이 Fast Radius 호두까기 인형의 이야기입니다. 아래 영상에서 작동하는 모습을 확인하세요! 우리는 새로운 연말 전통을 시작했을지도 모릅니다.

Fast Radius와 함께 부품을 제작할 준비가 되셨나요?