Outie Kopfhörer: Parametric Bugholz Lamination

15 Schritt:Schritt 1: Stirnband CAD: robust Modellierung Diskussion Schritt 2: Richten Sie Ihre Eingaben und Gleichungen Schritt 3: CAD die endgültige Form Schritt 4: CAD die Form Schritt 5: CAD das Holzlaminat Profil Schritt 6: Erzeugen Sie Dateien und Schnittteile für den Formenbau Schritt 7: Kleber und montieren Formabschnitte Schritt 8: ausspannen und Fertigform Schritt 9: Lasercut Stirnband Profile Schritt 10: Mold Vorbereitung Schritt 11: Montieren Laminierung Profile Schritt 12: Form Blechpaket zu formen Schritt 13: Cleanup das Holz Laminierung Schritt 14: Holzveredelung Schritt 15: Zurück zum Kopfhörer / künftige Arbeit

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Dies ist Teil einer zwei Instructable Projekt outie (oder reversible Kopfhörer). Der Haupt Instructable finden Sie hier. Wenn Sie kein Interesse an Kopfhörern, aber alle das Interesse an para Holz Laminierung haben, ist meine Hoffnung, allein dieses stehen kann.

Holz Laminierung ist eine ziemlich turbulenter Prozess. Es ist schwierig, Teile mit kritischen Abmessungen, wobei die Funktionalität verloren geht, wenn diese Abmessungen nicht eingehalten zu erstellen. Das Endergebnis der Laminierung ist nur so gut wie die Form / jig Sie für sie zu schaffen. Und wenn Sie die endgültige Form variieren sogar ein wenig wollen, müssen Sie, um eine völlig neue Form zu erstellen, in der Regel von Hand.

Ich wollte die automatische Generierung von Holzlamellenform und Profile aus einem parametrischen 3D-Modell des fertigen Produkts zu erkunden. Dafür brauchte ich:
3D-Modell des fertigen Produkts auf Basis von kritischen Abmessungen (im Wesentlichen Kopfgröße für einen Kopfhörer) 3D-Modell der Form und Holzschutzfolie, automatisch vom fertigen Produkt erzeugt
Einmal habe ich diese, ich kann:
automatisch cut-Dateien für ShopBot und Laser-Cutter für eine bestimmte Design erzeugen sicherzustellen laminiert Stück hält, um die beabsichtigte kritischen Abmessungen ändern Sie die kritischen Abmessungen im Modell für einen anderen Kopf und auto erzeugen neue Formen und Profilschnitt Dateien
Die Absicht ist, dass, indem Sie durch diesen Prozess für eine einfache Teil, konnte ich Einblick in den Prozess der "automatischen" Holz Laminierung Schöpfung, die später zu ermöglichen mir würde generative Kunst Konzepte zu Holzlaminaten gelten zu gewinnen.

Schritt 1: Stirnband CAD: robust Modellierung Diskussion

  1. In parametrischen CAD-Pakete (Autodesk Inventor, Solidworks, ProE), können so Grundmodelle ein ziemlich einfacher Prozess sein. Jedoch macht robust Modelle können viel schwieriger sein, selbst für die gleiche Form auf. Wenn Sie überhaupt etwas gebaut haben, ohne darüber nachzudenken, zu viel, dann wollte zurückgehen und Änderungen vornehmen, haben Sie wahrscheinlich erlebt den Schmerz der Ausgaben waaaaaay zu viel Zeit, so dass die einfachsten Änderungen. Normalerweise ist dies, weil Sie nicht entwerfen Ihr Projekt veränderbar sein: Sie Design-Entscheidungen, die für die Geschwindigkeit, Kosten optimiert wurden, etc anstatt gemacht. Sie können die gleiche Sache mit Modellierung zu tun. Ich denke, eines robusten parametrisches Modell wie eine, die leicht, ohne dass ständig reparieren gebrochenen Teile des Modells geändert wird.

    Es gibt viele Methoden und Best Practices für die Erstellung von robusten parametrische Modelle. Die meisten konzentrieren sich auf die Art und Weise Sie stellen Bezüge zwischen Ihren Funktionen, da Referenzen sind die häufigste Sache zu brechen, wenn wechselnden Modellen. Die Form einer Kopfstirnband kann fast vollständig durch 2 senkrechte Zeichnung (eine von der Vorderansicht und eine von der Seite) beschrieben. Die Strategie, wir nehmen ist, 2 Basis Zeichnungen, die jede Funktion Verweise direkt erstellen. Auf diese Weise, wenn wir, um das Modell zu ändern, haben wir nur die 2 Basis Zeichnungen ändern, um alle Funktionen zu aktualisieren, anstatt jede einzelne Funktion manuell zu aktualisieren.

Schritt 2: Richten Sie Ihre Eingaben und Gleichungen

  1. Mein Ziel ist es, einen robusten Satz von Modellen, die gehören zu erstellen:
      die endgültige Form des Kopfbügels die Form werde ich zu erstellen, um das Holz das Profil der Holzlamellen zum Laserschneiden laminieren
    die alle miteinander verbunden sind. Diese Modelle werden zur Ausgangsvektor DXF-Dateien für die ShopBot CNC-Router und die Laser-Cutter verwendet werden.

    Durch die Verknüpfung der parametrisch der Form und Profilmerkmale zu den Basis Skizzen (die die endgültige Form zu diktieren), werden alle Updates ich machen, um die endgültige Form sofort auf die Form und das Profil zu verbreiten ohne zusätzliche Arbeit von mir. Es wird länger dauern, um die Referenzen für diese robuste Ausführung benötigt bauen, aber es wird mir ermöglichen, für Stirnbänder für unterschiedliche Größe noggins sehr schnell durchlaufen und erzeugen Dateien.

    Um dies zu erreichen benötigen Sie eine logische Abfolge von Referenzen. Lassen Sie uns zuerst definieren die Schlüsseldimensionen, die unsere Stirnband-Modell steuern soll.

    Bei einer bestimmten Größe des Kopfes ...
      Abschlussstirnband Radius (Eingang) - wählen Sie diese, um die Breite des Kopfes Band Beinlänge (Eingang) entsprechen - wählen Sie diese, so dass in Verbindung mit dem Stirnband Radius die Ohrhörer sitzen in der richtigen Höhe auf den Kopf Furnierdicke (Eingang) - Dicke aus einem einzigen Blatt aus Holz Laminat Anzahl der Furnierblätter (Eingang) - in Kombination mit der Dicke, gibt die ... Gesamtdicke (berechnet)

    Bevor auch die Erstellung von Zeichnungen, erstellen wir die Gleichungen, die alle diese Mengen zu definieren. Einige Gleichungen werden als Eingänge zu dem Modell verwendet werden, und einige werden Werte benötigt, um das Modell zu erzeugen berechnen. Die berechneten Gleichungen wir benötigen, sind:
    Gesamtdicke = Holzfurnier Dicke x Anzahl der Furnierblätter
    Wenn wir ändern eine unserer Eingänge, die insgesamt thickness.changes automagisch. Diese Gleichungen werden sehr viel nützlicher für die späteren Modelle geworden.

Schritt 3: CAD die endgültige Form

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    Erstellen 2 orthogonalen Basis Skizzen, die die endgültige Form des Stirnband vollständig zu definieren (Snapshot einmal kommen behebe ich meine Windows-Partition ...). Verknüpfen Sie die Abmessungen in die Skizzen zu den von Ihnen erstellten Gleichungen. Dimensionieren Sie das Stirnband Kurve die letzte Kopfbügel Radius sein, die Erweiterungen an der Kurve, um Ihre Beinlänge sein.

    Dieses Modell ist vor allem für ästhetische Iteration verwendet: wir können die Basis Skizzen ändern, um die endgültige Form zu verändern, bis es uns gefällt.

Schritt 4: CAD die Form

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    Weiter oben, das Holz Laminierung Form.

    Das Holz Laminierprozess schafft innere Spannungen im Holz und Leim, der das Holz, um zu versuchen, um zu seinem natürlichen Zustand Rückfeder, wenn aus der Form entnommen verursachen gefangen. Aufgrund dieser Phänomene, müssen Formen mit Profilen, die "mehr gebogen" als die endgültige gewünschte Form sind entworfen werden.

    Die Gleichung für die Rückfederung Radius von einem Buch auf einem meiner Regale:

    Federungs Radius (berechnet) - Reduktion der Radius der Form (im Vergleich zum Haltebügel), um die Rückfederung des Laminats, wenn es von der Form freigegeben berücksichtigen

    Ich trat in das Modell als:
    Rform (im Modell) = (Anzahl von Schichten - 1) / (Anzahl der Schichten) * (Originalradius)

    Sie werden in den Gleichungen merke ich auch im Auge behalten, der gekrümmten Länge der ursprünglichen Skizze und die Gesamtlänge (einschließlich der Kopfbügel Beine). Ich nutze diese, um richtig zu dimensionieren eine neue Skizze für die Form mit der Rückfederung Radius. Der Kreisbogen mit dem Radius Federung hat die gleiche Länge wie die ursprüngliche Form der Kurve und die Schenkel gleich lang sind.

    I Aufbau der Formmodell rund um den neuen Basis Skizze, und fügen Sie die folgenden Funktionen:
      leeren Raum, um das Laminat gleich der Dicke des Bandes zu halten brechen die Außenform in drei Teile, so kann ich klemmen einen Abschnitt auf einmal hinzufügen Passstift Löcher in jedem Formstück zur einfachen Ausrichtung (jeder Abschnitt wird von 3 gemacht gestapelt werden Stücke von MDF) klemmen Löcher an der Innenform, 2 für jeden äußeren Abschnitt, um sicherzustellen, auch Spannflächen an den Außenformteile, die jedem Spannfläche an der Innenform parallel sind (diese Klemm Features gehen, um Klemm so einfach)

    Um die Form auf der ShopBot bedienen, einfach die oben Benutzer-Profile von jedem Stück die Ausfuhr in ein DXF.

Schritt 5: CAD das Holzlaminat Profil

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    Das Holz-Profil wird lasergeschnitten sein und muss so gestaltet, wenn es laminiert wird die ursprüngliche Form angepasst werden. Erstellen Sie eine neue Skizze und zeichnen Sie das Stirnband, als ob es flach gewalzt. Um es an die des Originals entsprechen, Abmessungen fügen wir wie der gekrümmten Länge, Beinlänge und Beinweite. Dann setzen Sie diese gleich auf die Gleichungen von früheren, um das Profil, um die Form passen zu bekommen.

    Das einzige zusätzliche Funktion ist hier zusätzliche Länge zu den geraden Beinen. Wenn man die Teile zusammen zu laminieren, wird die äußersten Lamellen natürlich Kurve kleiner als die innere und daher kürzeren Beinen. Die zusätzliche Länge (I aufgenommen 1/2 ") wird dafür sorgen, alle Blätter sind ausreichend lang, wenn laminiert, dann können wir sie Sand auf die richtige Länge. Wie bei der Form, einfach exportieren Sie die Fläche des flachen Laminat in DXF für das Laserschneiden.

    Jetzt haben wir 3-Modelle, deren Merkmale sind alle miteinander verbunden sind. Versuchen Sie, einige der ursprünglichen Abmessungen und beobachten Sie es automatisch die Form, Schimmel und Laminat-Profile.

Schritt 6: Erzeugen Sie Dateien und Schnittteile für den Formenbau

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    Zeit für Gebäude. Ich lasse die Bilder mehr tun, das Reden.

      Übertragen Sie die Formmodell zu einer DXF-Import in VCarvePro (Programm, das Ihre DXF übersetzt ShopBot Sprache), das Layout der Teile, die Setup-Werkzeugwege finden 3/4 "MDF und Größe geschnitten, um Affix ShopBot und führen Sie Ihre Dateien (merke ich links Registerkarten dass zu halten jeden Abschnitt zu dem großen Stück MDF angebracht, machte mir das Leben einfacher für Halten der Teile in die ShopBot Bett) Teile entfernen von der Basis entfernt Sand die Registerkarten, sehr vorsichtig, um die Oberflächen, die das Laminat kontaktieren wird erhalten

Schritt 7: Kleber und montieren Formabschnitte

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      Holen Sie sich Holzleim, Stifte, hammer, und klemmt Liberally Holzleim in die Löcher verteilt auf Seiten, wo Stücke findet Teile zusammen zu berühren, Hammerstifte in Stücke in die richtige Ausrichtung Klemmstücke zwingen zusammen, um eine bessere Bindung zu erreichen, bereinigen überschüssige Holzleim an den Rändern mit einem feuchten Lappen Warten Sie 24 Stunden für Teile trocknen

Schritt 8: ausspannen und Fertigform

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      Klemmen Mit einem Schleifklotz, Sand glatt die Profile (der Teil, der den Schichtholz berühren) der Form zu entfernen. Darauf achten, dass die Form der Teile zu ändern und keine Falten oder Unebenheiten zu beseitigen

Schritt 9: Lasercut Stirnband Profile

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      Export DXFs des Kopfbandes Profil Platz Holzfurnier auf Laser Bestimmen Sie die richtigen Einstellungen für das Gerät und Material, schneiden Sie Ihre Profile

Schritt 10: Mold Vorbereitung

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    Materialien
      MDF Form Furnierprofilen Oodles von Klemmen Wax Paper Scissors Holzleim Kleine Schaumfarbrolle eine Art von Band (I verwendet Malers)

    Treppe
      Schneiden Sie einen Streifen Wachspapier, um den äußeren Umfang der inneren Form passt um. Dadurch wird die Oberfläche der äußersten Laminat beim Spannvorgang zu schützen, sowie zu verhindern, die das Laminat aus der Form zu haften. Schneiden Sie ein großes Wachspapierstreifen einige Zoll länger als die Holzlaminaten, und beiseite stellen. Dies ist anhand der äußeren Formteile verwendet werden, um das Laminat von ihnen anhaftet. Decken Sie die Basis MDF mit Wachspapier und setzen den Innenform auf sie.

Schritt 11: Montieren Laminierung Profile

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      Erstellen Sie Ihre Leim Walzstation. Gießen Sie Kleber in einem Farbroller Becken. Legen Sie ein Blatt Wachspapier, um die Laminate aus Bindung an den Tisch zu verhindern. Stück für Stück, rollen Sie eine dünne Schicht Kleber auf dem obersten Laminat, dann legen Sie die nächste Laminat auf, für den Klebstoff. Fortfahren, bis alle Laminate sind in einem Holz - Klebstoff - Holz - Klebstoff - etc Stack. Bevor der Kleber wird zu klebrig, Ausrichten der Ränder des Laminats Profile durch Andrücken auf den Seiten.

Schritt 12: Form Blechpaket zu formen

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      Legen Sie die Mittellinie des Blechpaket (die Zeile, die gehen würde, von vorne nach hinten über der Mitte des Kopfes, wenn Sie den Kopfhörer tragen wurden) gegen den top-of-Kopffläche der inneren Form. Nehmen Sie die lange Wachspapierblatt und liegen gegen die ungeschützte Oberfläche des Laminats. Positionieren Sie den oberen äußeren Formstück bei in das Bild, und ziehen Sie die Klammer, bis die Form hat gerade erst begonnen Biegen des Laminats. In anderen Klemme, bewegen sich langsam, die Anpassung jeder Klemme ein wenig in einer Zeit, ständig Nachstellen, um sicherzustellen, das Laminat bleibt zentriert und der Stapel von Laminaten nicht aus der Ausrichtung verschoben zu werden. Tun Sie dies, bis der obere Teil ist sicher. Nicht zu fest anziehen, um zu vermeiden, Zerkleinerung des Laminats. Fahren Sie mit den äußeren Formseitenteilen, das Hinzufügen Klemmen, wechseln zwischen Klemmen und schließen Sie sie nach und nach, gewährleistet die Laminate in der richtigen Position bleibt. Sobald Sie fertig sind, sollte die Formanordnung stabil sein und sich in einem Stück. Verlassen, um für 24 Stunden trocknen lassen.

Schritt 13: Cleanup das Holz Laminierung

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      Den Druck von der Klemmen eine sorgfältig zu entlasten, indem man, entfernen Sie die äußere Formstücke aus der Baugruppe. Einmal von der äußeren Form befreit, sorgfältig befreien den Holzlaminat von der inneren Form. Zeit, um das Laminat für die Ausrüstung vorzubereiten. Sehr, sehr vorsichtig zu verwenden Gürtel / Exzenterschleifer, um die Überlänge des Laminats aus dem ohrseitigen Beinen zu entfernen. Trimmen, um die Länge von Ihrer CAD-Modell geeignet ist. Esten Kanten haben Leim, während Klemm abgequetscht und entfernt werden muss. Sie können entweder Schleifpapier mit der Hand (I meist verwendet, Körnung 220) zu bereinigen, alle Kanten oder verwenden Sie einen angetriebenen Schleifgerät für größere Brocken. Wenn Sie einen aktiven Schleifer verwenden unglaublich vorsichtig, nicht zu hart und Sand entfernt Teile der eigentliche Stück schieben. Ich habe gelernt, auf die harte Tour Exzenterschleifer zerfallen Holzlaminat schneller als Eis schmilzt in ein Lagerfeuer (müssen auf Arbeit besser Metaphern). Wenn Sie waren vorsichtig genug beim Laminieren (oder hatten Glück genug ist), werden Sie nicht auf Sand haben die äußersten Oberflächen des Laminats. Da es ein turbulenter Prozess zwar, stehen die Chancen, es gibt einige Kleber auf der Außenseite getrocknet. Verwenden Sie Schleifpapier zu entfernen, ist durch eine Schicht aus Laminat vorsichtig, nicht zu Sand. Verwenden Sie gegebenenfalls feiner Schleifpapier, um die Oberfläche schön und purty verlassen. Beenden Sie das Schmirgeln unter Verwendung eines 220-ish grit gleichmäßig rund um die Ränder des Laminats, bis Sie glücklich sind.

Schritt 14: Holzveredelung

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    Es gibt eine Milliarde Kombinationen von Oberflächen können auf Holz gelten, und eine gleiche Anzahl von Websites, sagen Sie, der beste Weg, es zu tun. Ich habe eine Vielzahl von Kombinationen ausprobiert. Wenn Sie möchten, eine glänzende Oberfläche, und nicht mit Holz enorm häufig arbeiten, ist es schwer, den Aufwand-to-Leistungs-Verhältnis eines einfachen Fleck mit einem Polyurethan-Mantel schlagen. Sie können wirklich sehr klein Behälter für relativ günstig zu bekommen, fast jede Hardware-Geschäft hat, und nicht mehr als einige Minuten Aufmerksamkeit brauchen zu einer Zeit und eine sorgfältige Hand, die einen Pinsel.

    Nach zufriedenstellenden Schleifen, verwenden Sie einen klebefreien Tuch, um Staub und Schmutz von der Oberfläche zu reinigen. Decken Sie die Oberfläche, die Sie verwenden, um es zu schützen werde.

    Das Ziel ist, eine perfekt glatte dünne Schicht ohne Blasen über die gesamte Fläche zu schaffen. Es wird einige Übung und Technik hängt von Ihrer Pinsel und Ziel, so versuchen Sie eine Praxis, erste.

      Tauchen Sie in die Polyurethan-Schaumbürste, Einweichen nur vorne 1/4 "der Bürste (will nicht zu schwer von einem Mantel anwenden, sonst wird es laufen, und wir werden eine unebene Oberfläche zu erhalten) Seien Sie vorsichtig, um zu vermeiden, Blasen mit der Polyurethan, könnten sie an die Oberfläche übertragen bekommen, und erstellen Hässlichkeit langsam betätigen Polyurethan über gesamte Oberfläche Achten Sie darauf, Pinsel über Polyurethan, das ist gesetzt mehr als 30 Sekunden:.. es klebrig genug, dass Sie es in Streifen verlassen werden, die möglicherweise Sobald Sie fertig , auf der Oberfläche eingestellt, nicht auf das Fell zu ruinieren, und lassen Sie sie für 2 Stunden trocknen lassen. Wenn es richtig gemacht, wird die Oberfläche Makel frei sein, und alles, was Sie tun müssen, ist zusätzliche Schichten in der gleichen Weise, bis Sie mit dem zufrieden sind Dicke (für mich war das 3 dünne Schichten). Wenn Sie Fehler in der Beschichtung zu fixieren müssen, verwenden Sie> Körnung 400 Nass-Trocken-Schleifpapier mit etwas Wasser, um sie zu glätten. trocken, sauber, und wiederholen Sie den Vorgang.

Schritt 15: Zurück zum Kopfhörer / künftige Arbeit

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    Zusätzliche Kopfhörerarbeit
    Wenn Sie möchten, um die Kugel im Inneren auf den Kopfhörerelektronik, 3D-Druck, etc. zu bekommen, sieh Dir unsere Instructable.

    Zukünftige Arbeit
    Hauptziel dieses Projekts war es, den Nutzen der CAD flexible Holz Laminierung Konstruktion und Fertigung zu bewerten. Das nächste, was ich will, um zu erkunden, ist die Verknüpfung generative Konstruktionsverfahren (Code, Designs erstellt nach einer Reihe von Regeln, anstatt manuell die Angabe jedes Feature in der Entwicklung) auf diese Arten von Holzlamellen-CAD-Modelle in CAD-Systeme APIs (API sind Funktionen, die Sie verwenden kann, um ein Programm von einem anderen Programm zuzugreifen). Ich stelle mir vor, ein großes Modell der Holzlaminate mit vielen Untermodelle miteinander verbunden, um eine riesige Struktur, läuft generative Skripte, um Strukturen mit sich wiederholenden Mikroformen und emergente Makroformen, und die automatische Generierung alle erforderlichen Formen zu erstellen und schneiden Dateien . Ich denke, es klingt besser in meinem Kopf :)