Saya membuat alarm filamen printer 3D prototipe yang berfungsi, tetapi prosesnya juga membawa beberapa masalah dan masalah baru ke permukaan yang belum saya peramatkan ketika saya mulai. Hari ini saya akan menyelam juga ke dalam proses prototipe untuk mendapatkan wawasan tentang menciptakan untuk masalah yang ditentukan dengan baik. Apa yang saya lakukan adalah mudah untuk membangun liontin yang secara pasif hang dari filamen dan memberi tahu Anda jika ada tentang perubahan itu.

Saya mulai dengan kebutuhan untuk mengetahui kapan printer 3D saya berada di luar filamen, sehingga saya bisa menjatuhkan apa pun yang saya lakukan dan masukkan spool baru dari filamen yang ideal terhadap akhir gulungan sebelumnya. Dengan melakukan ini dalam waktu empat menit dari filamen yang kehabisan, mencetak pekerjaan yang sangat besar dapat terus berlanjut tanpa gangguan. Perangkat yang saya buat disebut tuan Screamer.

Konsep dasar

Idenya adalah bahwa jika printer 3D dihadiri (tetapi tidak di bawah pengawasan konstan) dan operator disiapkan untuk menukar gulungan filamen saat diperlukan, maka tidak perlu untuk printer untuk melakukan tugas “pintar” seperti menghentikan cetak. Selama ada indikasi memicu alarm ketika filamen habis, operator dapat melakukan semua yang diperlukan untuk menjaga pencetakan pembuat tanpa gangguan, dan printer itu sendiri bahkan tidak perlu diketahui.

Prototipe pertama

Prototipe sebelumnya menggunakan sakelar rol untuk mengaktifkan buzzer. Filamen diberi makan melalui perangkat.
Prototipe sebelumnya secara fisik merasakan filamen dengan sakelar roller yang memicu bel ketika filamen habis. Itu memiliki uji coba yang sukses, tetapi mengungkapkan beberapa masalah baru:

Saat menarik filamen melalui perangkat dengan tangan ada sedikit atau tidak ada resistensi terasa, tetapi begitu naik gulungan filamen di printer itu dibuat jauh lebih banyak mengikat dan gesekan dari yang diharapkan. Pencetakan berhasil tetapi ekstruder printer harus bekerja lebih keras dari biasanya. Saya berharap perangkat akan menaruh tekanan yang dapat diabaikan pada sistem pakan dan filamen. Ini bukan masalahnya.

Ketika filamen habis, perangkat jatuh jarak ke meja. Ini diharapkan. Tetapi dampaknya hampir mengetuk baterai sepenuhnya longgar dari pemegang baterai fit gesekan, yang tidak diharapkan. Seandainya baterai muncul sepenuhnya, perangkat tidak akan melakukan pekerjaan utamanya. Perangkat perlu tahan drop, tetapi desain prototipe tidak mencerminkan ini.

Meskipun prototipe sebelumnya melakukan pekerjaan yang seharusnya dilakukan, jelas ada masalah dan pembaruan desain diperlukan.

Ringkasan Tujuan Desain

Persyaratan mendasar untuk Mister Screamer belum banyak berubah. Tugas perangkat adalah:

Jika filamen hadir, tidak ada yang terjadi.

Jika filamen habis, teriak kepala menipu Anda untuk mengingatkan operator terdekat.

Elemen-elemen lain dari desain bekerja cukup baik untuk disimpan, dan tetap tidak berubah:

Kandang dapat dicetak 3D

Mandiri (tidak ada daya eksternal atau sinyal)

Tidak memerlukan modifikasi pada printer 3D yang akan dipantau

Secara elektrik sederhana, dan menggunakan minimum bagian sumber yang mudah

Umur baterai yang panjang, penggunaan daya rendah

Mudah dimatikan saat menanggapi alarm

Pelajaran dari membangun dan menguji prototipe pertama digunakan untuk menambahkan tujuan desain berikut:

Tidak boleh mengganggu operasi normal printer. Idealnya, printer bahkan tidak harus menyadarinya.

Perangkat perlu kokoh dan tahan drop.

Kemampuan untuk dengan mudah menambahkan perangkat ke filamen cetakan yang sudah berlangsung.

Prototipe baru.

Prototipe baru menyimpan fungsi dasar yang sama, tetapi dengan pendekatan yang sama sekali berbeda. Perangkat ini sekarang sensitif terhadap orientasi, dan merasakan filamen aktual hanya secara tidak langsung. Itu dibuat untuk digantung dengan rantai bola-link seperti liontin.

Sementara perangkat menggantung turun itu diam. Jika jatuh, alarm terdengar sampai diambil kembali. Oleh karena itu dalam operasi itu menggantung secara pasif dari filamen seperti liontin atau gantungan kunci selama filamen memberi makan ke dalam printer. Segera setelah spool filamen telah dikosongkan, perangkat jatuh ke meja dan memicu alarm.

Sistem baru mengubah teknologi. Saya menyingkirkan dengan saklar rol dan menggantinya dengan sakelar buluh. Di dalam enklosur cetak 3D adalah kekosongan yang menangkap magnet disk kecil. Void telah direkayasa untuk menggunakan bentuk yang membuat magnet menjauh dari sakelar buluh ketika menggantung dari rantai bola, tetapi awam tuan screamer pada permukaan yang rata dan magnet akan membersihkan cukup saklar untuk menggantikannya.

Tepi bulat pastikan selalu bertelur setelah jatuh.

Bolt M3 Tengah mengamankan kedua bagian bersama.

Operasi bergambar. Klik untuk memperbesar.

Sambil menggantung secara vertikal dari rantainya (baik untuk penyimpanan atau saat digantung dari garis filamen) Perangkat ini benar-benar lembam dan tidak menggunakan daya. Enclosure dibuat dengan sisi datar dan tepi bulat, sehingga unit selalu mengendap ke satu sisi atau yang lain ketika jatuh.Baut M3 Central adalah plastik, agar tidak mengganggu magnet.

Saat ini menjerit seperti banshee dalam orientasi ini.

Catatan Desain Lainnya

Setelah filamen habis, perangkat akan jatuh ke meja.
Ada beberapa hal lain untuk disebutkan tentang desain:

Rantai bola dapat dibuka dan ditutup. Ini menunjukkan perangkat dapat diinstal di sekitar filamen saat printer sedang digunakan. Tidak perlu membongkar filamen dan memasukkannya melalui perangkat seperti dengan versi sebelumnya.

Rantai bola memiliki keunggulan lain: bola mulus menggulung seperti bantalan kecil pada filamen itu sendiri. Tidak ada risiko yang terlihat atau risiko kontaminasi.

Kabel semua bagian – terutama kedua kontak baterai – ke dalam satu sisi enklosur menunjukkan tidak ada kabel terbang di antara kedua cangkang. Ini memungkinkan saya untuk merekatkan kabel di tempat, yang pada gilirannya mengindikasikan perakitan yang jauh lebih mudah (tidak ada kabel terjepit!) Dan perangkat yang lebih kuat secara keseluruhan.

Ada sejumlah kecil histeresis dari daya tarik magnet ke rantai link bola. Perangkat ini membutuhkan “keran” kecil untuk dimatikan setelah dihidupkan. Ini menyenangkan tetapi tidak disengaja, dan mengilustrasikan seberapa dekat pilihan desain fisik dapat memengaruhi operasi.

Sebelum membuat prototipe saya melakukan bukti kecil konsep untuk ide yang berbeda: menggunakan sakelar kemiringan bola bergulir untuk merasakan orientasi dan mengaktifkan buzzer. Perangkat kecil ini menggunakan dua bola logam di dalam kasus untuk menutup atau membuka koneksi listrik tergantung pada orientasi. Sayangnya koneksi yang dibuat kecil, dan mereka tidak membawa arus dengan sangat baik. Buzzer hanya memancarkan suara yang tipis dan mencekik dengan kekuatan mengalir langsung melalui saklar bola bergulir. Masalah ini dapat diperbaiki dengan menambahkan lebih banyak komponen pada desain, tetapi magnet bergulir dan teknik reed switch dipilih sebagai gantinya.

Tur video

Peringatan: Audio terdiri dari bunyi bip yang keras

HASIL

Prototipe baru itu sukses, dan bukan hanya karena itu melakukan pekerjaan yang dimaksudkan dengan cara yang diharapkan. Itu adalah proses yang sukses karena:

Itu terus memvalidasi premis dasar: Printer itu sendiri tidak perlu tahu itu kehabisan filamen, selama operator diberi tahu dan memiliki waktu untuk bertindak.

Itu bisa dibuat dengan murah dan cepat.

Perubahan desain karena pelajaran yang dipetik dari prototipe asli berhasil diintegrasikan.

Menggunakan proses prototyping berulang

Dalam memototyping tuan Screamer, saya melakukan hal berikut untuk mendapatkan hasil terbaik dari pendekatan iteratif:

Tentukan masalah dan ruang lingkup dengan cermat. Pastikan masalah yang Anda pikir Anda miliki adalah yang sama yang sebenarnya ada. Sebagian salah satu proyek ini, saya tahu bahwa masalah saya tidak benar-benar printer saya tidak memiliki monitor filamen. Masalah saya adalah bahwa filamen bisa kehabisan tanpa disadari bahkan jika saya berada di ruangan yang sama.

Desain sesuatu yang memecahkan masalah yang diamati, tidak ada lebih banyak dan tidak kurang.

Uji ide-ide tertentu dengan bukti konsep sebelum berkomitmen pada prototipe.

Buat prototipe dengan cepat dan murah seperti yang Anda hadapi.

Tes dalam kondisi dunia nyata. Prototipe mungkin akan gagal atau gagal dalam setidaknya satu cara, dan masalah tersembunyi akan dipaksa ke permukaan. Pastikan kegagalan menghasilkan sesuatu yang dipelajari.

Gunakan apa yang dipelajari untuk memperbaiki desain.

Mister Screamer V2 memenuhi semua persyaratan, tetapi masih menghasilkan penemuan yang dapat digunakan untuk meningkatkan versi berikutnya. Pelajaran terbesar yang dipelajari adalah bahwa desain ini sangat tergantung pada tata letak printer 3D yang digunakan.

Dalam printer khusus saya (Raise3D N2) Spool filamen jauh dari area cetak. Tidak hanya ada ruang untuk perangkat untuk digantung dari gulungan, tidak ada risiko unit yang berakhir di suatu tempat merepotkan ketika jatuh. Printer 3D lainnya mungkin memiliki tata letak fisik yang tidak memungkinkan tuan Screamer bekerja dengan baik. Jika perangkat menggantung di jalan kepala cetak, atau dapat jatuh ke area cetak setelah filamen habis, itu meminta masalah.

Seperti berdiri, Mister Screamer V2 melakukan tugasnya dengan cukup baik untuk digunakan dengan andal untuk pekerjaan nyata, bahkan jika ruang lingkupnya difokuskan secara umum pada printer dan kebutuhan saya sendiri. Perbaikan yang terus meningkat dapat menggoda untuk mengejar, tetapi jarang diperlukan untuk beralih sampai suatu pilihan sempurna. Jika suatu masalah telah diidentifikasi dan dipahami dengan benar, menjadi jauh lebih mudah untuk menilai kapan opsi selesai.

Desain kandang untuk versi Mister Screamer ini tersedia di GitHub.