Wij, bij Formfutura, zijn altijd sterke voorstanders geweest van het idee dat 3D-printing niet alleen moet worden gebruikt voor het maken van mooie objecten zoals vazen, speelgoed en memorabilia of prototypes met behulp van onze industriële filamenten. Wij geloven dat 3D-printing een belangrijke stap voorwaarts is en zal blijven in het verlichten van de noden van degenen die niet zo fortuinlijk zijn in het leven. Je eigen prothetische onderdelen 3dprinten vanuit het comfort van je huis voor een fractie van de kosten is een van de pijlers die de 3dprintbeweging aanstuurt en zal blijven aansturen.
Om dat te onderstrepen zijn we gaan kijken wat we met onze filamenten konden realiseren. We vonden al snel de fantastische organisatie “Enabling The Future“, die precies dat doet. 3dprinting van een lijn prothetische handen speciaal (maar niet alleen) voor kinderen. We begonnen de ontwerpen te analyseren, maar beseften al snel dat de handen er allemaal erg mechanisch uitzagen en gedreven werden door de uitdrukking “functie boven vorm”, wat natuurlijk helemaal niet erg is, want een prothesehand die er mooi uitziet maar geen enkele functionaliteit biedt, is nutteloos. Maar toen vonden we de K1 hand. Een prachtige antropomorfe hand die voldeed aan alle criteria waaraan we wilden voldoen.
Tijdens ons onderzoek naar de hand merkten we het gebrek aan bouwlogboeken, handleidingen of video’s van werkende voorbeelden. Na onze eerste pogingen om het af te drukken kwamen we er al snel achter waarom. Het is een moeilijk te bedrukken object waarbij men een aantal moeilijkheden moet aanpakken en de datasheets moet bekijken op zoek naar een materiaal dat precies past. Hier is de gedetailleerde reis die we ondernamen om deze prachtige hand te bouwen, inclusief de onderdelen die extra aandacht nodig hebben en de bijbehorende printinstellingen in Simplify3D.
Wij hopen dat deze eerste blogpost anderen zal helpen bij het succesvol printen van deze fantastisch ontworpen prothesehand en enige troost zal bieden aan hen die hem nodig hebben.
De K1 hand van Evan Kuester
Download de K1 hand .stl bestanden hier
Het begin
We begonnen met een analyse van de componenten waaruit de K1 bestaat:
We hebben 3 identieke vingers, 1 pink, een duim, de handpalm en een onderarmstuk. Het geheel wordt in elkaar gezet zonder metalen voorwerpen. In plaats daarvan maakt het ontwerp gebruik van gedrukte pluggen die op de plaats van de verbindingen vastklikken. We hebben 5 pluggen voor de vingers en 2 grotere pluggen die het polsgewricht vormen en de hand verbinden met het onderarmstuk.
De hand wordt gesloten door de pols te bewegen. Die beweging veroorzaakt spanning op de heldere PPMA-strengen die we gebruiken en de hand sluit zich. Beweeg de pols naar achteren, de spanning valt weg en de elastieken trekken de hand weer open. Geen erg ingewikkeld ontwerp, maar zoals altijd zit de duivel in de details.
We begonnen met ons ApolloX™ filament. Wij hebben voor onze ApolloX™ gekozen omdat het een zeer stevig materiaal is (outdoor en automotive grade), UV- en weerbestendig, met een goede vloeiing bij het bedrukken en met zero-warping technologie. Wij dachten dat dit polymeer voldoende stijfheid en esthetische waarde zou bieden om de hand in één keer te voltooien. Maar zoals wij als printerliefhebbers allemaal weten, is het een reis.
De complexe choreografie van printinstellingen, printerinstellingen en -mogelijkheden, materiaalkennis, 3D-ontwerp en praktische ervaring die nodig is om prints van topkwaliteit te maken, is een harde noot om te kraken en hoewel de ApolloX™ prachtige resultaten opleverde, was het plastic zelf net niet sterk genoeg om stand te houden tijdens onze testfase, waarin we de hand aan grote stress blootstelden om er zeker van te zijn dat hij zo functioneel en duurzaam is als hij zou moeten zijn.
Om precies te zijn, de voegwanden zijn zeer dun om voor een mooi esthetisch uiterlijk te zorgen. Maar zelfs met 100% vulling zouden ze breken bij het oppakken van zware voorwerpen of bij extreme en snelle bewegingen. Gelukkig hebben we zo’n 20 materialen in ons filamentportfolio en dus doken we in de datasheets om een materiaal te vinden dat nog meer sterkte zou bieden: ons op ABS gebaseerde engineering filament van industriële kwaliteit, TitanX™ genaamd.
Hier zijn enkele foto’s van het printen van de K1 met de ApolloX™ en de printinstellingen die we in S3D hebben gebruikt om dit stadium te bereiken (dit zijn allemaal onbehandelde onderdelen die rechtstreeks uit onze Lulzbot Taz-5 printer komen):
Wij waren zeer tevreden over de afdrukkwaliteit en het vermogen van het filament om zelfs de fijnste details te reproduceren. Zelfs de moeilijke delen waar we ondersteunende structuren moesten toevoegen binnen sommige verbindingen (de vingers hebben verbindingen die op hun plaats worden afgedrukt) kwamen er perfect uit en het verwijderen ervan was een fluitje van een cent.
De palm had zware ondersteunende structuren nodig, omdat hij slechts op enkele kleine stukjes op het printerbed staat (vooral bij het printen van de hand boven 50% infill) en heen en weer zou gaan schommelen. Maar het eindstuk zag er perfect uit en de kracht die nodig was om de hand te sluiten was minimaal. Het zag eruit en voelde (bij het geven van een handdruk) als een menselijke hand en niet als een robot- of terminatorhand, dus vanuit ons perspectief was dit prototype een succes.
In ons volgende bericht vervolgen we onze reis en maken we de hand met behulp van ons op industriële kwaliteit ABS gebaseerde engineering filament, TitanX™ genaamd, om ervoor te zorgen dat de hand er niet alleen geweldig uitziet en aanvoelt, maar ook een echte functionele vergroting biedt voor degenen die het nodig hebben!
Screenshots van onze Simplify3D instellingen (klik om te vergroten):
Bedankt voor het lezen en als je vragen hebt, schrijf dan gerust een reactie hieronder!