Drukowanie 3D przewodzące zatrzaski z grafenem PLA: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

By rachelfreirewww.rachelfreire.comObserwuj Więcej autora:

O: projektantce, skórzanym ninja, odkrywcy technologii, niszczycielu manicure Więcej o rachelfreire »

Ta instrukcja dokumentuje moją pierwszą próbę drukowania 3D przewodzących zatrzasków na tkaninie. Chciałem wydrukować w 3D żeński zatrzask, który łączyłby się ze zwykłym metalowym męskim zatrzaskiem.

Plik został wymodelowany w Fusion360 i wydrukowany na Makerbot Rep2 i Dremel przy użyciu przewodzącego grafenu Black Magic 3D PLA.

Zatrzaski to otwarte zatrzaski YKK „Snapet” (rozmiar 12L) i mają średnicę 7,5 mm. Są one często używane przez praktyków eTextiles, ponieważ są najmniejsze z dostępnych. Można je kupić w różnych rozmiarach od różnych dostawców, ale wydają się być znormalizowanym projektem. Kup rozmiar 12 tutaj.

Moim celem jest zbadanie sposobów na wykonanie odzieży, która jest przewodząca i elastyczna, a najlepiej bez elementów z twardego metalu. Tworzenie złącz, które są kompatybilne z istniejącymi zatrzaskami do kupienia, ułatwi testowanie i iterację.

Ten test zadziałał zaskakująco dobrze i plik jest wart wydrukowania, ale zdecydowanie wymaga o wiele więcej poprawek. Na razie można go wydrukować i przetestować tak, jak jest, ale zdecydowanie jest to dowód koncepcji, a nie w pełni działająca przystawka, którą można niezawodnie wydrukować, m.in. PLA ma tendencję do kurczenia się, a zatrzaski mają ograniczoną żywotność.

Jeśli wydrukujesz ten plik, zostaw komentarz i powiedz mi swoje odkrycia!

Więcej zdjęć tutaj:

Te badania są częścią większego projektu o nazwie Second Skin, prototypu garnituru dla eTextiles. Wszystkie pliki, wzory i dokumentację prześlę po ich zakończeniu. Możesz śledzić projekt tutaj lub na mojej stronie internetowej:

Warto też sprawdzić Rewear by Lara Grant. Pracowała nad modułowym systemem urządzeń do noszenia, opartym na płytce prototypowej z zatrzasków wydrukowanych w 3D na tkaninie. Koncentruje się również na trwałości tych technik, co również uważam za integralną część ich przyszłego rozwoju. Wkrótce zintegrujemy nasze eksperymenty z dedykowaną witryną z łącznikami tekstylnymi, więc upewnij się, że sprawdzasz również witrynę Lary i instrukcje!

Krok 1: Pliki Fusion360

Plik został wymodelowany dość szybko za pomocą Fusion360.

Zrobiłem jak najwięcej pomiarów z istniejącego zatrzasku i wykonałem szorstki projekt. Ponieważ zatrzask jest tak mały, niektóre wewnętrzne proporcje zostały wykonane przy użyciu zgadywania i dlatego będą wymagały więcej zabawy.

Link do pobrania aktualnej wersji tutaj:

Plik dołączony do tego Instructable był moją pierwszą próbą. Działało całkiem dobrze. Połączony plik (powyżej) został zmodyfikowany, dzięki czemu podstawa przyciągania jest bardziej solidna. pomysł polega na tym, że pomogłoby to lepiej przykleić się do tkaniny. Chociaż to trochę pomogło, oba pliki nadal warto przetestować, jeśli chcesz wydrukować wersję tego. Z obydwoma miałem sukcesy i porażki.

Wskażę również, że jestem totalnym nowicjuszem w Fusion i miałem pomoc ninja w podkręcaniu pliku z JON-A-TRON. Powinieneś całkowicie sprawdzić jego zajęcia z drukowania 3D!

Jeśli chcesz użyć większych zatrzasków (takich jak 15 mm, które są bardziej powszechne), spodziewam się, że ten plik może zostać zmieniony i wydrukowany we właściwych wymiarach, a także będzie przyciągany do większych wersji tego projektu zatrzasku. Jeszcze tego nie próbowałem, ponieważ staram się, aby wszystko było jak najmniejsze.

Te metalowe zatrzaski są niesamowite, ale często trudno jest znaleźć kostkę. Używam szczypiec Prym vario do ręcznego nakładania zatrzasków i trudno jest dopasować zatrzask. Zrobiłem więc plik fuzji do druku dla Snapetów 12L;) Ponownie, nie jest idealny, ponieważ wydruki 3D mają tendencję do kurczenia się i wypaczania, a ostatecznie do pękania. Ale właśnie drukuję nowe, kiedy to się dzieje! Pilniki są dołączone do matrycy wewnętrznej (część łącząca) i zewnętrznej (mocowanie pierścieniowe). Jeden jest o ułamek większy od drugiego. Jeśli użyjesz ich w niewłaściwy sposób, zatrzask wbije się w kostkę.

Krok 2: Wydrukuj test i konfigurację

Ten pierwszy snap został wydrukowany przez Larę Grant. Pracuje nad podobnym projektem, robiąc tkaninę snap i ma świetną instrukcję dotyczącą drukowania 3D na tkaninie. Powinieneś także sprawdzić jej zajęcia z urządzeń do noszenia

Jest to filament grafenowy Black Magic 3D i został wydrukowany na Makerbot Rep 2 z temperaturą druku i ekstruderem ustawioną na 220°

Oboje testowaliśmy technikę, w której drukujesz podstawową warstwę filamentu, zatrzymujesz maszynę, aby włożyć tkaninę, a następnie kontynuujesz drukowanie. Oznacza to, że włókno topi się wokół tkaniny i tworzy uszczelnienie. Możesz to zobaczyć na drugim obrazie; na spodniej stronie tkaniny znajduje się filament. Ta warstwa została najpierw wydrukowana na łóżku, a następnie zatrzymano drukarkę i włożono tkaninę. Drukarka została następnie wznowiona i drukowanie było kontynuowane.

Działało niesamowicie! Pierwsza próba użycia pliku, który zrobiłem 10 minut wcześniej.. I nawet zatrzasnął się naprawdę dobrze!

Ten snap, który tu widzisz, został wydrukowany na powernet. Jest to materiał, którego używam bardzo często i używam w powiązanym projekcie Second Skin, który wykorzystuje obwody stretch. Jest rozciągliwy w 4 kierunkach i używany do produkcji bielizny i strojów tanecznych. Działa dobrze, ponieważ jest to cienka syntetyczna siateczka. Jest zwykle wykonany z poliamidu, dzięki czemu włókno topi powierzchnię i dobrze do niej przylega. Włókno może również wtopić się w samą powierzchnię mikrodrobnej siatki i wokół niej.

Powernet ma dobrą wytrzymałość na rozciąganie i jeśli jest naciągnięty taśmą podczas układania go na łóżku, nie zahacza o ekstruder.

Krok 3: Drukowanie 3D na śladzie tkaniny przewodzącej

Ta genialna tkanina to rozciągliwa dzianina z przewodzącymi śladami. Uważam, że jest to czary Hannah Perner-Wilson i Miki Satomi z Kobakant i został wykonany na zamówienie. Dostałem trochę na letnim obozie eTextiles i zdecydowaliśmy, że będzie to świetna rzecz do przetestowania połączenia elektrycznego między tkaniną a nadrukiem.

Jest to tkanina dżersejowa i wygląda na to, że włókna zostały pokryte przed ich utkaniem, a nie przewodząca powłoka drukowana po wyprodukowaniu. Jest zbyt gruby, aby drukować przez powierzchnię (jak we wcześniejszym teście), ponieważ filament nie łączyłby się w taki sam sposób, jak przez otwory w sieci energetycznej.

Ustawiamy Makerbota, aby drukował bezpośrednio na materiale. to co widzisz powyżej to pierwszy testowy wydruk na tym materiale.

Wiele różnych osób testowało druk 3D na tkaninie i wydaje się, że różni się on w zależności od charakteru druku, użytych materiałów i maszyn. Wydaje się, że większość sukcesów dotyczy siatek, ponieważ splot jest luźny, a włókno może zanurzyć się w tkaninie, tworząc wiązanie.

Niektórzy opuszczają dyszę drukarki. To wbija wytłaczarkę w tkaninę i wciska włókna we włókna, ale może wciągnąć materiał. Inną opcją jest podniesienie punktu początkowego ekstrudera w celu rozpoczęcia drukowania, co oznacza pocięcie wydruku w taki sposób, aby zaczynał się tuż nad grubością tkaniny. Wyobrażam sobie, że działałoby to dobrze, gdyby twoja tkanina była gruba. Ponieważ nasze są dość cienkie i płaskie, drukowaliśmy bezpośrednio na materiale z domyślnymi ustawieniami, po prostu wyłączając tratwy i wszelkie podpory.

Działało pięknie! Mogło to wynikać z różnych czynników:- powierzchnia tej konkretnej tkaniny była idealna do przylegania do nadruku- ekstruder akurat miał idealną temperaturę w tym momencie (ten filament może być bardzo niespójny)- bogowie druku 3D byli w dobrym nastroju i mieliśmy wielkie szczęście

Oczywiście wymaga to dalszych testów.

Krok 4: Testowanie przewodności

W tym teście użyto elastycznego złącza eTextile wykonanego z przewodzącego nici Karla Grimma. Wewnątrz czarnego złącza znajduje się zygzak z przewodzącej nici oddzielony warstwami tkaniny z obu stron. Na każdym końcu znajduje się męski snapet. Wszystkie te materiały mają dość niską odporność.

Opór na złączu 30 cm, przez zatrzask i na około 8 cm tkaniny przewodzącej wydaje się wynosić około 10 omów. To było zaskakujące i wydawało się, że pozostaje dość stabilne nawet po rozciągnięciu. Nie jestem pewien, czy jest to dokładny i powtarzalny odczyt!

Krok 5: Drukowanie na różnych powierzchniach

Następnie postanowiłem spróbować drukowania na Dremelu. Dzieje się tak głównie dlatego, że Makerbot miał straszny atak, ale różnorodność jest zawsze dobra. Ponownie temperatura druku i ekstruder zostały ustawione na 220°

Pracowałem nad klejonymi, izolowanymi, rozciągliwymi przewodzącymi śladami dla eTextiles. Tkaniny te wykorzystują połączone warstwy tekstylne z utrwalaniem Bemis SewFree, super delikatną folią wiążącą na gorąco. Oznacza to, że próbki tkanin były grubsze niż w poprzednich testach. Ścieżki przewodzące są izolowane wewnątrz tkaniny sieciowej i mają tylko końce odsłonięte jako okrągłe podkładki.

Kiedy po raz pierwszy wydrukowałem plik z ustawieniami domyślnymi, rozbił się o powierzchnię tkaniny i zniekształcił wydruk. Możesz zobaczyć wynik na pierwszym obrazie. Tym razem zatrzask nie zadziałał.

Jonathon pokazał mi, jak pokroić plik w Cura i podnieść pozycję początkową ekstrudera o 0,4 mm.

Do następnego testu dodałem również warstwę kleju SewFree do powierzchni, na której zamierzałem drukować. Miało to na celu sprawdzenie, czy ma to jakąkolwiek różnicę w sposobie przylegania nadruku.

Początkowo działał bardzo dobrze, jak widać na ostatnim obrazku. Niestety po kilku zatrzaśnięciach napka poluzowała się od materiału i odpadła.

Krok 6: Test wielokrotnego drukowania

Następnie spróbowałem wydrukować wiele zatrzasków, aby zobaczyć, jak prąd przepływał przez dwa zatrzaski na każdym końcu przewodzącego śladu. Ponieważ w poprzednim teście miałem tylko jeden działający snap, nie mogłem tego sprawdzić. Może wydruk, który zrobiła Lara wcześniej, był fuksem.. Zrobiłem szybki panel, aby wypróbować wiele odbitek.

Ponieważ był to test, zdecydowałem, że będę drukować każdy zatrzask osobno, zamiast próbować drukować wiele zatrzasków na jednym kawałku materiału.

Trzy powody:1. Nie chciałem inwestować czasu w tworzenie pliku układu, ponieważ obwód tkaniny, na którym drukowałem, został wykonany nieprecyzyjnie2. Wydruki często kończą się niepowodzeniem

Ustawiłem każdą przystawkę do centralnego punktu i wydrukowałem je jeden po drugim. Każdy wyszedł idealnie.

Do niektórych podkładek przewodzących dodałem klej SewFree. Możesz to zobaczyć na obrazach jako białe kółka i półkola. To jest papierowy podkład, który się odrywa. Zostawiłem go włączony, aby łatwiej było zobaczyć na zdjęciach. Pomyślałem, że dobrze byłoby zobaczyć, jak utrwalanie wpłynęło na przyczepność tego samego wydruku. Wszyscy okazali się bardzo podobni. Większość utknęła, a kilka odpadło. Nie wiem dlaczego, ale zakładam, że jest to spowodowane niewielkimi różnicami w grubości warstw tkaniny. Wszystkie zostały wydrukowane szybko po sobie na tej samej drukarce z tymi samymi ustawieniami.

rezystancja na 15 cm ścieżce przewodzącej przez dwa zatrzaski rezystancyjne wynosiła około 50 omów. Zostało to zrobione natychmiast po wydrukowaniu i wydawało się, że jest super przewodzące, więc potrzebowaliśmy więcej testów.

Krok 7: Odczytywanie oporu

Odczyty, które zaczerpnąłem ze zdjęć, wydawały się bardzo różnić. Z czasem się to zmieniło.

Krok 8: Ponowne mocowanie zatrzasków za pomocą przewodzącej żywicy epoksydowej

Niektóre zatrzaski odpadły po krótkim użyciu. Nie przylegały one tak dobrze do mocno sklejonego materiału jak we wcześniejszych testach.

W tym miejscu warto zastanowić się nad inną opcją: czy napy można wydrukować, a następnie przykleić do tkaniny.

Może być prawdą, że na niektórych tkaninach można nadrukować napy, ale na innych trzeba je przykleić. To nadal może być wykonalną opcją.

Użyłem przewodzącej żywicy epoksydowej i przykleiłem dwa zatrzaski z powrotem na miejsce, aby sprawdzić, czy klej może niezawodnie łączyć i przewodzić.

Niestety w ogóle nie przylegało to do materiału. Żywica jest dość kredowa i nie lubi gęstego materiału syntetycznego. Chociaż klej przepuszczał niewielką ilość prądu, zatrzaski odpadały po jednym pstryknięciu.

Krok 9: Wnioski i kolejne kroki

Ten zatrzaskowy projekt działał naprawdę dobrze podczas pierwszego testu. Zatrzaskuje się bezpiecznie, może przewodzić niewielką ilość prądu i jest dobrym potwierdzeniem koncepcji.

Niestety nie dawały stałej przewodności. Niektóre były w porządku, a inne w ogóle nie działały. Wygląda na to, że używanie ciasno tkanej tkaniny jest problemem, więc nie działa to tak dobrze w przypadku moich klejonych tkanin. Korzystanie z bardziej otwartego splotu, takiego jak koszulka, a zwłaszcza powernet, wydaje się najlepszą opcją. Problem polega na tym, że im mniej gęsta tkanina, tym gorsze dla przewodności tekstyliów.

Z PLA wiąże się sporo praktycznych problemów. Ma tendencję do deformacji i kurczenia się. Niektóre zatrzaski zadziałały natychmiast, niektóre wymagały kilku początkowych wymuszonych zamknięć, zanim spełnią wymagania, pozornie nieco rozciągając nadruk. Niektóre wydawały się zbyt małe, by w ogóle je złamać… To wszystko było trochę niespójne.

Czytałem też, że przewodnictwo tych materiałów może się zmieniać w czasie. W tym przypadku powiedziałbym, że może na to wpłynąć sam nacisk samego pstrykania. Również przepływ prądu przez zatrzask może trwale zwiększyć rezystancję. To z pewnością będzie wymagało dalszych testów.

tutaj jest całkiem niezły przegląd filamentów Black Magic 3D

Chcę wykorzystać ten pomysł na zatrzask w projekcie rękawic. Chcę znaleźć sposób na zrobienie odłączanych złączy do czujników rozciągania. Pomysł polegałby na tym, że ten plik przyciągania można zintegrować bezpośrednio z czujnikiem wydrukowanym w 3D, aby podłączyć go do obwodu.

W recenzji uznałem ten proces za interesujący i pouczający. Nie jest wystarczająco stabilna, aby dawać spójne, mierzalne wyniki i chciałbym dalej badać w bardziej kontrolowanych eksperymentach.

Jeśli spróbujesz któregoś z tych wydruków, zostaw komentarz!