Designing Printers that Print onto Spherical Geometries: A Lo-Fi Prototyping Case

Abstract

Cette étude présente un nouveau mécanisme d'impression 3D spécialement conçu pour imprimer sur des surfaces sphériques. La modélisation par dépôt fondu (FDM) est adoptée. Les prototypes initiaux de l'imprimante 3D conçue ont été testés avec un accent particulier sur le mécanisme de mouvement rotatif et le développement de solutions de code G. Les résultats du processus de prototypage à faible fidélité sont discutés dans le contexte de la stabilité du système, de la facilité d'utilisation de l'outil proposé, de la suffisance du couple du moteur pas à pas, de la distance entre la buse et la surface d'impression, de la productibilité avec un budget raisonnable et de la flexibilité. La caractéristique distinctive de cette étude, contrairement aux applications de fabrication additive assistée par robot, est qu'elle peut être réalisée avec un faible budget. L'étude devrait être utile pour les concepteurs qui sont intéressés à concevoir des solutions de fabrication additive sur mesure pour des géométries à double courbure et sphériques.Este estudio presenta un novedoso mecanismo de impresión 3D diseñado específicamente para imprimir en superficies esféricas. Se adopta el modelado por deposición fundida (FDM). Los prototipos iniciales de la impresora 3D diseñada se han probado con un enfoque específico en el mecanismo de movimiento rotacional y el desarrollo de soluciones de código G. Los resultados del proceso de creación de prototipos de baja fidelidad se discuten en el contexto de la estabilidad del sistema, la usabilidad de la herramienta propuesta, la suficiencia del par motor paso a paso, la distancia entre la boquilla y la superficie de impresión, la producibilidad con un presupuesto razonable y la flexibilidad. La característica distintiva de este estudio, a diferencia de las aplicaciones de fabricación aditiva asistida por robot, es que se puede lograr con un bajo presupuesto. Se espera que el estudio sea útil para los diseñadores interesados en diseñar soluciones de fabricación aditiva a medida para geometrías esféricas y de doble curado.This study presents a novel 3D printing mechanism specifically designed to print on spherical surfaces.Fused Deposition Modeling (FDM) is adopted.The initial prototypes of the designed 3D printer have been tested with a specific focus on rotational movement mechanism and developing G-code solutions.The results of the low fidelity prototyping process are discussed in the context of stability of the system, usability of the proposed tool, sufficiency of step motor torque, distance between nozzle and the printing surface, producibility with reasonable budget, and flexibility.The distinctive feature of this study, unlike robot-aided additive manufacturing applications, is that it can be achieved with a low budget.The study is expected to be useful for designers who are interested in designing bespoke additive manufacturing solutions for double-curved and spherical geometries.تقدم هذه الدراسة آلية طباعة ثلاثية الأبعاد جديدة مصممة خصيصًا للطباعة على الأسطح الكروية. تم اعتماد نمذجة الترسيب المنصهر (FDM). تم اختبار النماذج الأولية للطابعة ثلاثية الأبعاد المصممة مع التركيز بشكل خاص على آلية الحركة الدورانية وتطوير حلول G - code. تتم مناقشة نتائج عملية النماذج الأولية منخفضة الدقة في سياق استقرار النظام، وقابلية استخدام الأداة المقترحة، وكفاية عزم دوران المحرك المتدرج، والمسافة بين الفوهة وسطح الطباعة، وقابلية الإنتاج بميزانية معقولة، والمرونة. السمة المميزة لهذه الدراسة، على عكس تطبيقات التصنيع المضافة بمساعدة الروبوت، هي أنه يمكن تحقيقها بميزانية منخفضة. من المتوقع أن تكون الدراسة مفيدة للمصممين المهتمين بتصميم حلول التصنيع المضافة المفصلة للهندسة المزدوجة المنحنية والكروية.