3D печать внешне симметричного кельтского камня

На прошлой неделе внешне симметричный Кельтский Камень (КК) был изготовлен на 3D принтере в Laboratoires des Sciences Industrielles Corbeil Essonne. Наш КК представляет собой половину эллипсоида вращения, разрезанного вдоль большой полуоси. Он имеет две полностью закрытые полые каверны сферической формы.

Линия, соединяющая их геометрические центры проходит под углом в 15 градусов по отношению к главной оси эллипса. Непосредственно изготовлением занимались инженеры университетского экспериментального производства, за мной были проектировка общей геометрии и представлении рабочих эскизов MEP. Они поделились подробностями и рассказали, что столкнулись с техническими трудностями которые в итоге удалось преодолеть. Одна из них состояла в том, что, так как 3D печать подразумевает послойное наращивание материала, на определенном этапе требуется закрыть каверну созданием своеобразной выступающей «крыши». Но еще текучий материал может провалиться под действием силы тяжести внутрь каверны до стадии затвердевания материала. Что в итоге получилось с нашим КК они не знали и все что можно было сделать, так это вскрыть каверны и посмотреть что же там внутри. Как только готовый КК оказался в руках мы немедленно подвергли его экспериментам. Увы, нас ждало разочарование — КК совершенно симметрично вращался в обоих направлениях. Начались поиски и обьяснения неудачи. Прежде всего нужно было выяснить, что же в итоге содержат каверны воздух или материал? В последнем случае неработоспособность КК обьяснялась бы просто — наш обьект полностью однороден и как следствие симметричен. Из другого наблюдения следовало, что из-за послойного создания 3х мерных обьектов по технологии 3D печати поверхность эллипсоида не является гладкой и имеется крохотная площадка размером примерно 1.5 на 1 мм (размер КК 80 х 25 мм) вместо точки на вершине эллипсоида на сечении малой полуоси.

Итак, план действий ясен. Для начала хочется верить, что с кавернами все в полном порядке. Тогда первое действие - отшлифовать поверхность эллипсоида до гладкого состояния. Это не так просто как может показаться на первый взгляд. Требуется аккуратно сровнять ступеньки и в итоге получить точечную вершину. Как это делалось можно увидеть на фотографиях (ссылка внизу). Но и после этого КК не работал как надо, хотя некоторая ассиметричность во вращении все же появилась. Сделали пару отверстий и добрались до каверн — они оказались пустые как и предполагалось изначально. Тогда последнее возможное обьяснение неработоспособности это слишком малый удельный вес пластмассы из которой изготовлен наш КК. В самом деле, если КК сделан скажем из пенопласта, то никакие каверны существенно повлиять на распределение массы по телу не в состоянии. Чтобы проверить это предположение вкрутили два винта в каналы каверн как показано на фотографиях. После этого КК заработал.

Какие можно сделать выводы?

Метод создания внутренних полностью закрытых воздушных каверн в технологии 3D печати с целью изменения кинематики твердотельного обьекта показал свою работоспособность. В случае с нашим кельтским камнем пластмасса, используемая в технологии 3D обладала довольно низким удельным весом. Как следствие, очевидно, требуется создание каверн заметного характерного размера и их максимально выраженное размещение для достижения требуемой кинематики твердого тела.

Фотографии КК можно посмотреть здесь:

https://plus.google.com/100158140465119623760/posts/EHpri8ZQxgv

Видео: