Как показать инвесторам красивый робот? Разработать красивый корпус. Как это сделать, пока нет инвестиций? Я постарался кратко описать свой путь. Мы разрабатываем робота для сбора мячей для гольфа на driving range. Без красивого корпуса очень сложно объяснить как робот будет выглядеть. В этой статье я расскажу как за 24000 руб. получить корпус 1000мм x 800мм x 250мм, а так же о том какие грабли мы собрали по дороге. Возможно, это поможет Вам избежать наших ошибок.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/o9/sd/r0/o9sdr0yvwpywtvkad3ijspjnxws.jpeg)
![image](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/4p/g_/3q/4pg_3qu3aooymk6vq09deejt8zw.jpeg)
Первый вариант корпуса мы изготовили из стекломата и эпоксидной смолы, это дало возможность оценить общие габариты и внешний вид в натуре. После внесения правок в модель мы начали поиск возможных бюджетных технологий изготовления корпуса.
Корпус можно изготовить литьем под давлением, но стоимость изготовления пресс-форм является огромным барьером для стартапа. Поэтому для изготовления верхней части было принято решение использовать термо-вакуумную формовку.
Вакуумная формовка изделий возможна на недорогом оборудовании и требуется небольших первоначальных вложений.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/er/tg/xr/ertgxrn4xzpuen-ybzbtznv6iga.jpeg)
В модели должны отсутствовать отрицательные углы, т.е. все скосы и торцы должны иметь углы более 90 градусов. Боковые поверхности должны иметь хотя-бы минимальный уклон в 2-3 градуса, чтобы модель легко снималась с матрицы. Матрицу необходимо делать выше, т.к. в углах примыкания к столу воздух до конца невозможно убрать, это даст плавный загиб к столу. Нижнюю часть лучше срезать. На сколько делать выше зависит от толщины листа, мощности оборудования и того насколько сильно Вы будете разогревать полимерный материал.
Первым делом, когда у Вас есть модель необходимо подготовить матрицу. На форумах я читал об использовании ДСП, но на практике чаще всего используют МДФ. Формы, которые требуют большую точность и рассчитаны на получение большего количества копий изготавливают из алюминия.
Наша вторая ошибка была в выборе подрядчика для фрезерования модели. Так как наша модель 1000мм x 800мм x 250мм., необходимо было сразу искать подрядчика с соответствующим рабочим полем станка ЧПУ. Мы же поверили в то, что можно без проблем собрать матрицу из 12 частей.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/sx/ta/8y/sxta8yb4obzhg103ahwoxckxayg.jpeg)
Потеряв время и деньги мы нашли другого подрядчика, который сделал матрицу из двух частей.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/br/pv/45/brpv45eujcl9brw-aetaovygjrc.jpeg)
После фрезеровки МДФ полученные части необходимо склеить, отшкурить и покрыть слоем эпоксидной смолы для создания защитного слоя.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/e3/ip/xy/e3ipxytr46v_lbzii5v_ya14w-4.jpeg)
Когда у Вас готова матрица можно приступать к процессу формовки. Мы решили сами сделать формовочный стол. Казалось бы, ничего сложного: стол необходимого размера с технологическими отверстиями для отведения воздуха, вакуумный насос, инфракрасные лампы. Под размеры модели заранее была сделана рама.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/am/5v/jk/am5vjkraekf4tlqohmkjrnuedsa.jpeg)
Фото нашего «станка» не сделали, но выглядело это примерно так. Сказалось отсутствие опыта. Качественного изделия не получилось.
Наша четвертая ошибка была в том, что мы слишком рано купили листы АБС-пластика. Пока мы ждали модель, пластик абсорбировал влагу из воздуха. Из-за этого при формовании появились артефакты в виде пузырей, пришлось купить новые листы АБС.
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/lm/ud/27/lmud27mitvpzjk5ewbahv_7-lbm.jpeg)
И как иногда бывает, под конец наших мучений мы нашли знакомых, которые оказывают полный цикл услуг по подготовке модели и термо-вакуумной формовке. Находятся они в Нижнем Новгороде, но предложили помочь за очень адекватные деньги. В итоге процесс формовки мы полностью отдали на аутсорс.
Основной процесс формовки:
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/go/o_/sj/goo_sjuugs2c8mrqcov8szfx_fq.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/m6/ut/vo/m6utvowmxetcblovscp6joz_yz8.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/ap/dr/dm/apdrdmdqx6v8dnkzsj-xvexfuow.jpeg)
![](https://habrastorage.org/r/w780q1/webt/e5/e2/kc/e5e2kco4jzkatfgslsucotttdc4.jpeg)
Мы выбрали лист АБС 4мм толщиной из-за доступности, это дает при вытягивании боковые стенки в 2мм, что вполне нам подходит. Вообще же есть огромное количество материалов.
Информация из Википедии
Термо-вакуумная формовка это отличный способ изготовления корпуса для прототипов, MVP и мелкой серии. После тестирования нового корпуса скорее всего в постараемся в существующую матрицу внести необходимые изменения и ее же использовать для изготовления мелкой серии.
Спасибо за внимание!
P.S: В проекте участвуют 6 человек с Хабра. Мы разрабатываем три варианта софта (в том числе и на Ardupilot и начинаем версию на ROS), изготовили плату-шильд для малины, два варианта корпуса, у нас три прототипа и грандиозные планы. Этого робота не было бы, если бы не Habr.
![](https://habrastorage.org/webt/o9/sd/r0/o9sdr0yvwpywtvkad3ijspjnxws.jpeg)
Введение
![image](https://habrastorage.org/webt/4p/g_/3q/4pg_3qu3aooymk6vq09deejt8zw.jpeg)
Первый вариант корпуса мы изготовили из стекломата и эпоксидной смолы, это дало возможность оценить общие габариты и внешний вид в натуре. После внесения правок в модель мы начали поиск возможных бюджетных технологий изготовления корпуса.
Корпус можно изготовить литьем под давлением, но стоимость изготовления пресс-форм является огромным барьером для стартапа. Поэтому для изготовления верхней части было принято решение использовать термо-вакуумную формовку.
Вакуумная формовка изделий возможна на недорогом оборудовании и требуется небольших первоначальных вложений.
Подготовка модели. Первая ошибка
![](https://habrastorage.org/webt/er/tg/xr/ertgxrn4xzpuen-ybzbtznv6iga.jpeg)
В модели должны отсутствовать отрицательные углы, т.е. все скосы и торцы должны иметь углы более 90 градусов. Боковые поверхности должны иметь хотя-бы минимальный уклон в 2-3 градуса, чтобы модель легко снималась с матрицы. Матрицу необходимо делать выше, т.к. в углах примыкания к столу воздух до конца невозможно убрать, это даст плавный загиб к столу. Нижнюю часть лучше срезать. На сколько делать выше зависит от толщины листа, мощности оборудования и того насколько сильно Вы будете разогревать полимерный материал.
Фрезеровка матрицы. Вторая ошибка
Первым делом, когда у Вас есть модель необходимо подготовить матрицу. На форумах я читал об использовании ДСП, но на практике чаще всего используют МДФ. Формы, которые требуют большую точность и рассчитаны на получение большего количества копий изготавливают из алюминия.
Наша вторая ошибка была в выборе подрядчика для фрезерования модели. Так как наша модель 1000мм x 800мм x 250мм., необходимо было сразу искать подрядчика с соответствующим рабочим полем станка ЧПУ. Мы же поверили в то, что можно без проблем собрать матрицу из 12 частей.
![](https://habrastorage.org/webt/sx/ta/8y/sxta8yb4obzhg103ahwoxckxayg.jpeg)
Потеряв время и деньги мы нашли другого подрядчика, который сделал матрицу из двух частей.
![](https://habrastorage.org/webt/br/pv/45/brpv45eujcl9brw-aetaovygjrc.jpeg)
После фрезеровки МДФ полученные части необходимо склеить, отшкурить и покрыть слоем эпоксидной смолы для создания защитного слоя.
![](https://habrastorage.org/webt/e3/ip/xy/e3ipxytr46v_lbzii5v_ya14w-4.jpeg)
Вакуумная формовка. Третья, четвертая ошибка
Когда у Вас готова матрица можно приступать к процессу формовки. Мы решили сами сделать формовочный стол. Казалось бы, ничего сложного: стол необходимого размера с технологическими отверстиями для отведения воздуха, вакуумный насос, инфракрасные лампы. Под размеры модели заранее была сделана рама.
![](https://habrastorage.org/webt/am/5v/jk/am5vjkraekf4tlqohmkjrnuedsa.jpeg)
Фото нашего «станка» не сделали, но выглядело это примерно так. Сказалось отсутствие опыта. Качественного изделия не получилось.
Наша четвертая ошибка была в том, что мы слишком рано купили листы АБС-пластика. Пока мы ждали модель, пластик абсорбировал влагу из воздуха. Из-за этого при формовании появились артефакты в виде пузырей, пришлось купить новые листы АБС.
![](https://habrastorage.org/webt/lm/ud/27/lmud27mitvpzjk5ewbahv_7-lbm.jpeg)
И как иногда бывает, под конец наших мучений мы нашли знакомых, которые оказывают полный цикл услуг по подготовке модели и термо-вакуумной формовке. Находятся они в Нижнем Новгороде, но предложили помочь за очень адекватные деньги. В итоге процесс формовки мы полностью отдали на аутсорс.
Основной процесс формовки:
- Фиксация матрицы на вакуумном столе;
- Фиксация листа материала в раме. Важна фиксация листа по периметру, чтобы избежать деформации при нагреве;
- Нагрев полимерного материала. Важен равномерный прогрев всего листа, обычно используются инфракрасные излучатели или кварцевые лампы;
- Предварительная растяжка листа. Либо под собственным весом, либо воздухом;
- Вдавливание листа на матрицу;
- Откачка воздуха между листом и заготовкой;
- Охлаждение материала; Очень важный этап для избежания деформации изделия.
- Извлечение матрицы;
- Доработка изделия.
Видео процесса
Результат
![](https://habrastorage.org/webt/go/o_/sj/goo_sjuugs2c8mrqcov8szfx_fq.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/m6/ut/vo/m6utvowmxetcblovscp6joz_yz8.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/ap/dr/dm/apdrdmdqx6v8dnkzsj-xvexfuow.jpeg)
![](https://habrastorage.org/webt/e5/e2/kc/e5e2kco4jzkatfgslsucotttdc4.jpeg)
Основные формируемые материалы
Мы выбрали лист АБС 4мм толщиной из-за доступности, это дает при вытягивании боковые стенки в 2мм, что вполне нам подходит. Вообще же есть огромное количество материалов.
Информация из Википедии
Полимерный материал | Обозначение по ISO |
---|---|
Стандартный полистирол | PS |
Ударопрочный полистирол | SB, HIPS |
Блок-сополимер стирол-бутадиен-стирол | SBS |
Лист из ориентированного полистирола | OPS, BOPS |
Лист из вспененного полистирола | EPS, XPS |
Сополимер стирола с акрилонитрилом | SAN |
Сополимер акрилонитрила, полибутадиена и стирола (АБС-пластик) | ABS |
Сополимер акрилового эфира, стирола и акрилонитрила | ASA |
Непластифицированный поливинилхлорид | PVC-U |
Пластифицированный поливинилхлорид | PVC-P |
Лист из вспененного поливинилхлорида | EPVC |
Полиэтилен высокой плотности | HDPE |
Полиэтилен низкой плотности | LDPE |
Лист из вспененного полиэтилена | EPE |
Полипропилен | PP |
Лист из вспененного полипропилена | EPP |
Полиметилметакрилат | PMMA |
Полиоксиметилен, полиацеталь | POM |
Поликарбонат | PC |
Лист из вспененного поликарбоната | EPC |
Полиэфиркарбонат | PEC |
Полифениленовый эфир | PPE |
Полиамид | PA |
Полиэтилентерефталат | PET |
ПЭТ, практически некристаллический | |
ПЭТ, аморфный | |
ПЭТ, частично кристаллический (с нуклеацией) лист из ориентированного полиэтилентерефталата | (OPET) |
Лист из вспененного полиэтилентерефталата | EPET |
Полисульфон | PSU |
Полиэфирсульфон | PES |
Полифениленсульфид | PPS |
Сополимер акрилонитрила/метакрилата/бутадиена | A/MMA/B |
Ацетат целлюлозы | CA |
Ацетобутират целлюлозы | CAB |
Диацетат целлюлозы | (CdA) |
Полиэфиримид | PEI |
Термопластичные эластомеры (термоэластопласты) | TPE |
Термопластичный полиолефиновый эластомер | TPO |
Видео, которого явно недостаточно для презентации проекта. Нужен MVP с реальным корпусом
Вывод
Термо-вакуумная формовка это отличный способ изготовления корпуса для прототипов, MVP и мелкой серии. После тестирования нового корпуса скорее всего в постараемся в существующую матрицу внести необходимые изменения и ее же использовать для изготовления мелкой серии.
Спасибо за внимание!
P.S: В проекте участвуют 6 человек с Хабра. Мы разрабатываем три варианта софта (в том числе и на Ardupilot и начинаем версию на ROS), изготовили плату-шильд для малины, два варианта корпуса, у нас три прототипа и грандиозные планы. Этого робота не было бы, если бы не Habr.