车载相机三脚架：3D打印的完美应用场景

手持式夜视仪和热成像设备是猎人、划船者和安全行业的标准设备，但它们无法穿过玻璃窗工作。因此，在夜间驾车外出活动时，驾车者必须将设备伸出车窗或者一次又一次地下车。XSpecter公司利用3D打印机开发了一种将设备装在车外的解决方案——通过吸力或磁吸脚架将稳定可控的三脚架安装在车顶或车窗上。众所周知，T-Crow拥有集成的360°旋转功能和55°额外倾斜角度，能够在车内检测动物和障碍物。

T-Crow是一种能够在车内捕捉生物和野生动物图像的实用便捷的方式 © Formlabs

从构思到原型制作再到三脚架成品，XSpecter从头到尾都使用了3D打印来开发产品。首先，用CAD软件设计各个部件，先微调再灵活调整。然后，用打印准备软件导入STL或OBJ文件，使3D打印机能够处理信息。原型在现场直接打印，只需几小时甚至几分钟。该团队结合使用了两种不同的打印技术——选择性激光烧结（SLS） 和立体光刻（SLA）。所需的材料和设备均由Formlabs公司提供。

三天即可出货的三脚架

三脚架外壳用SLS打印机（型号：Fuse 1）生产。激光烧结在尼龙粉末（类型：尼龙12粉末）上进行，因此外壳既轻巧又耐环境影响。此外，它也非常适合用于后续组装所需的螺纹套管下游切割。尼龙粉末位于构建室内，激光逐层熔化各个粉末颗粒并将它们连成三维结构。周围的粉末起着支撑作用，因此无需额外的支撑结构。打印完成之后，这些粉末必须在后处理站去除以防被吸入。除此之外不需要任何其他精加工操作。

除电子元件外，三脚架全部采用叠加法制造© Formlabs

XSpecter选用了大幅面SLA 3D打印机（型号：Form 3L）来生产轴和齿轮。多种合成树脂都可以用作它们的打印材料。它们被装在可轻松更换的墨盒中。为了方便对双轴控制系统进行大幅调整，他们使用了一种既坚韧又润滑的柔性树脂（型号：Durable Resin）。在SLA打印过程中，液态树脂流入打印池，然后通过紫外线固化。打印从构建平台向下移动开始直到其接触合成树脂为止。然后，激光选择性地逐层固化树脂。在这一过程中，最底层被反复浸入液态树脂中，以确保无缝打印。
各个部件在公司内部完成打印和后处理之后，再用螺纹嵌件进行组装。最后的成品是一个完全3D打印（除了电子元件外）的相机三脚架，它在三天内即可出货。

设计灵活性

由于3D打印机易于使用并且生产都在公司内部完成，因此XSpecter能够灵活地快速做出更改，甚至可以在运行中进行更改，而无需购买昂贵的工艺装备或受限于供应商过长的等待时间。例如，如果发现设计错误或接到相应的客户反馈，则可以在一夜之间实施新的迭代。

无需繁琐的手动操作，摄像头能够系统准确地检测用户位置半径范围内的每一个动作 © Formlabs

内置开关键的交付问题曾迫使团队改用替代方案。这意味着该机电部件的切口必须扩大约2mm。得益于3D打印的灵活性，该团队一夜之间就完成了这项工作。如果是报价约为120,000欧元的注塑成型模具，对原始模具做出这种调整将需要更多的时间和金钱。

T-Crow组装前的所有零部件 © Formlabs

结论与展望

3D打印在XSpecter相机三脚架的批量生产过程中发挥着革命性的作用。它目前被用于新产品的开发，例如：新相机。不仅如此，该团队还可以作出快速响应，例如：调整三脚架的适配器来适应任何可能出现的新设备。3D打印机简单的工作流程可以显著缩短工件的生产时间。这是一种高性价比的生产方式，并且能够在现场进行。它还可以进行定制，能够用单个打印机或整条3D打印机生产线来确保供应链的平稳运行。

将3D打印集成到制造过程中还有助于整合客户反馈。因为，尽管三脚架已经开始批量生产，它们也可以不断进行修改和开发。

Form 3L构建平台上由Durable Resin制成的T-Crow齿轮 © Formlabs

T-Crow三脚架是一款全能型产品，但它并不是该公司唯一的产品。下一个新项目是Sea-Crow的开发，这是相机三脚架的一个航海版本。它还集成了探照灯，可用作夜间水上导航设备。


3D打印技术

选择性激光烧结（SLS）
选择性激光烧结（SLS）是工业应用中使用最为广泛的一种3D打印技术，非常适合复杂的结构。SLS部件具有出色的机械特性，其稳定性类似于注塑成型部件。低成本、高生产率和成熟材料的结合使SLS打印成为了工程师在开发功能性原型过程中的热门选择，并且是注塑成型（限量运行）的一种经济高效的替代方法。

立体光刻（SLA）
立体光刻（SLA）是全球最早的3D打印技术之一，发明于20世纪70年代初。目前仍是最受专业人士欢迎的技术之一。SLA部件具有所有3D打印技术中最高的分辨率和精度、最清晰的细节和最光滑的表面光洁度，但其主要优势在于多功能性。SLA是需要严格公差和光滑表面的高细节原型的理想选择，例如：模具、模型和功能部件。立体光刻技术被广泛应用于各行各业，如工程和产品设计、制造、牙科、珠宝、模型制作和教育等。

本文翻译自KUNSTSTOFFE INTERNATIONAL杂志
作者：David Lakatos

来源：荣格-《国际塑料商情》

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