En este instructivo, repasaré el proceso de hacer un bloqueo y llave de traba de 5 palancas de trabajo. Los pasos 1 y 2 son una descripción general de los requisitos de impresión 3D y cómo funciona el bloqueo de la entrada, los pasos 3 a 7 que muestran la construcción del bloqueo y la pieza final demostrada en la página 8. A los efectos de esto, omitiré el Hacer la decoración, aunque también puede imprimirse en 3D, pero no dude en ponerse en contacto conmigo si desea saber cómo hacerlo.

Suministros:

Paso 1: Planificación de una impresión 3D

En primer lugar, analizaré los aspectos básicos que debe tener en cuenta al preparar un modelo para la impresión 3D. Si ya ha usado impresoras 3D, siéntase libre de pasar a la página siguiente, o eche un vistazo rápido a la escritura en negrita para verificar las reglas básicas.

Hay varios tipos de impresoras 3D disponibles, y dependiendo de la que esté utilizando afectará la forma en que hace su modelo. Por ejemplo, una impresora que utiliza fotopolimerización utiliza luz para endurecer una resina líquida en capas, de modo que cuando se completa, el modelo simplemente se extrae del líquido, lo que permite todo tipo de socavaduras / elementos de interconexión. Sin embargo, las impresoras de extrusión térmica calientan el plástico e imprimen cada capa sobre la anterior, lo que significa que tiene que crear soportes para alcanzar cualquier socavamiento en el modelo. Como resultado, los soportes deben retirarse antes de que la pieza esté lista, por lo que los detalles interiores o de interconexión no son realmente viables. Para los fines de este instructivo, asumiré que el modelo se está imprimiendo con Thermal Extrusion, ya que es, con mucho, la forma más común de impresión 3D. Otro aspecto importante de la impresora a tener en cuenta es el tipo de material en el que va a imprimir, ya que limitará el grosor y el nivel mínimo de detalle que puede imprimir.

Por lo tanto, para la extrusión térmica esto es lo que debe tener en cuenta.

1. El modelo digital que envíe a la impresora estará en formato STL (estéreo-litografía). Esto es básicamente una colocación 3D de las rutas de las superficies en su modelo. Sin embargo, si su modelo tiene algún detalle de intersección, tendrá dificultades para entender lo que significa ser una superficie exterior o interior, y puede imprimir fácilmente lo que no es correcto. Evite la intersección de superficies. Si bien puede llevar mucho tiempo encontrar formas de conectar la geometría, especialmente si se detalla, es necesario. Los booleanos son una gran herramienta para peinar / restar objetos, pero ten cuidado con estos. Múltiples operaciones booleanas en un objeto pueden causar resultados inesperados. Si usa booleanos, intente compilar todos los objetos a cortar en un objeto antes de cortar. Si tiene dudas sobre cualquier problema en su modelo, entonces Ejecutar una comprobación STL antes de exportar. La mayoría de los programas 3D tienen la capacidad de hacer esto.

2. No intente enviar varios objetos en un archivo STL. Por muy tentador que sea exportar todo junto y acelerar la configuración de impresión, puede causar problemas fácilmente, y no deja espacio para maniobrar objetos en la configuración de impresión. Uno de los principales problemas aquí es que cualquier modelo que se toque unos con otros tendrá una capa de soporte integrada entre ellos, independientemente de si hay espacio en el archivo 3D para él, lo que puede causar la pérdida de partes de su modelo. Los STL individuales de los objetos también facilitan la detección y el reemplazo de piezas defectuosas.

3. La extrusión térmica se acumula en capas, cuyo grosor depende de la calidad y la velocidad de la impresora. Esto significa que cualquier detalle vertical tendrá crestas en capas, como una pila de papel (aunque a menudo más ásperas, ya que las capas serán más gruesas que una sola hoja de papel en la mayoría de las máquinas). Si bien las superficies planas no deberían tener problemas para imprimir verticalmente, puede convertirse en un problema cuando se imprimen curvas. Intenta limitar las curvas para que se impriman horizontalmente. Si bien ocupa más espacio en la cama de la impresora para dejarlo todo plano, reducirá el número de capas y, por lo tanto, la rugosidad del objeto. Piensa en cómo colocas tus modelos.

4. Al hacer objetos para encajar dentro de otro, no les hagas sonrojar. Si bien la impresión 3D es muy precisa, hay una pequeña cantidad de sangrado en los plásticos a medida que se enfrían, y las crestas de las capas proporcionarán agarre a los lados. Tratar de insertar un objeto en un orificio de tamaño exacto será casi imposible y requerirá limar / lijar para que quepa. Deje un espacio pequeño (~ 0.5 mm, dependiendo de la calidad de la impresora) alrededor de los bordes para asegurar que la pieza se ajuste sin problemas.

Uf. Ok, ahora que la parte aburrida ha terminado, ¡echemos un vistazo a lo que vamos a hacer!

Paso 2: Resumen de la cerradura

Hay una gran cantidad de diferentes tipos de cerraduras, pero decidí demostrar la cerradura de embutir, ya que es una de las pocas cerraduras que se pueden hacer sin usar resortes. Esto significa que no necesitará partes externas para hacer esto, todo lo que necesita vendrá de la impresora. Ahora, una vez más, hay varios tipos de bloqueo de mecha, así que haré el bloqueo estándar de 5 palancas que se encontraría en la mayoría de los hogares.

Desafortunadamente, hay una clara carencia de imágenes del funcionamiento interior de una cerradura de embutir, así que espero que no te importe si utilizo mis propias imágenes para explicarlo. He incluido las vistas en despiece de la cerradura para demostrar cómo encajarán todas juntas, en las vistas frontal, lateral y de elevación, así como los componentes extendidos para que pueda verlos mejor.

El mecanismo para el bloqueo es sorprendentemente simple, pero hacer que las formas se ajusten y fluyan sin problemas puede ser un problema. Como lo indica el nombre de la cerradura, hay 5 palancas en el interior, sin embargo, es probable que haya notado que la mayoría de las claves de ejecución tienen más de cinco escalones. De hecho, tendrán siete. Esto se debe a que dos se utilizan para empujar y retraer el perno que bloquea la puerta. Para que la llave funcione desde ambos lados, tendrá que ser simétrica (aunque si desea que la cerradura sea de un solo lado, para algo como una caja fuerte o una jaula donde solo se puede abrir desde un lado, entonces puede alterar el diseño).

La llave, una vez ingresada en la cerradura, se encuentra dentro de un pequeño recipiente cilíndrico llamado "cortina". Esto es empujado alrededor por el giro de la llave y es lo que atrapa las muescas en el perno que lo empujará y retraerá. Las palancas tienen muescas que sujetan una sección del perno y cada una debe levantarse a la altura correcta para abrir una puerta de entrada para que el perno se escape. Las curvas en la base de cada palanca coinciden con la altura del pasador correspondiente en la llave, de modo que mantiene una altura uniforme lo suficientemente larga para que el tornillo se mueva.

Estos son realmente todos los requisitos de la cerradura, más allá de lo único que nos tiene que preocupar es construir una carcasa para alojar los componentes, y garantizar que todo sea compatible y pueda moverse a su rango de movimiento completo. La cortina, por ejemplo, realmente empuja el perno utilizando un segmento más pequeño en su parte posterior (que veremos más adelante), pero tiene un soporte más grande que ayudará a dirigir el perno. De manera similar, las palancas se apoyan en la muesca del perno cuando está abierto, pero una vez que el dispositivo está bloqueado necesitan algo contra lo que descansar, de ahí el ligero soporte que sobresale del lado de la carcasa.

Si aún no está claro, o si desea ver un bloqueo de movimiento en movimiento, aquí hay un buen video explicativo.

Entonces, ahora que entendemos la premisa de la cerradura, echemos un vistazo a cómo vamos a hacerlo.

Paso 3: Comenzando el modelo 3D

Hay una serie de programas de modelado 3D para elegir, que van desde gratis hasta extremadamente caros. Trabajo desde Autodesk Entertainment Creation Suite, así que elegí trabajar con 3ds max, ya que es probablemente el más eficiente para modelar para impresión. Si desea utilizar max, puede obtener la versión de prueba aquí. Sin embargo, hay muchas otras opciones gratuitas para modelar, como Sketchup, Blender o Autodesk 123.

Una nota antes de empezar; El flujo de polietileno y el mantenimiento de todos los quads es un proceso importante en la mayoría de los trabajos en 3D, sin embargo, es mucho menos importante para la impresión en 3D. Mantenga los modelos lo suficientemente ordenados para que pueda controlar lo que está haciendo, pero no se preocupe demasiado con mallas perfectamente limpias. Al final de esto, verás que he dejado mis mallas bastante desordenadas, pero siempre que pasen la verificación STL imprimirán cuando las veas.

Asegúrese de configurar sus unidades a una escala con la que se sienta cómodo. Para algo de este tamaño elegí trabajar en mm. En max, vaya a Personalizar> Configuración de unidades y configure tanto las unidades del sistema como las unidades de trabajo en mm. Para empezar, me pareció más fácil considerar la clave, ya que es el centro de toda la acción. Por ahora no necesita hacer la clave real, simplemente haga un cilindro de aproximadamente 3 mm de radio y aumente los segmentos. Es importante recordar que el suavizado no se considerará al imprimir, por lo que se imprimirá en superficies facetadas, lo que significa que las curvas necesitarán un mayor número de segmentos para que se mantengan suaves. Incluso puede ser mejor establecer todo en la superficie 'Duro' en Propiedades para que vea exactamente lo que se imprimirá. Conviértase en un poli editable y, utilizando Conectar y extruir, divida la superficie y extraiga la forma básica de la llave. En este punto, puedes hacer que se vea como quieras (fui con el invasor del espacio, solo porque pude), ya que las palancas se harán coincidir, solo debes tener en cuenta la escala en la que estás trabajando y tratar de mantener las muescas ¡Lo suficientemente alto como para marcar la diferencia (1 mm +) pero no exageres o tu cerradura será gigante! Asegúrese de que cada pin tenga aproximadamente 2 mm de ancho. Una vez que estés satisfecho con una forma básica, podemos pasar a hacer la cortina.

Paso 4: Hacer la cortina

Los propósitos principales de la cortina son

A) Ajustar y mover con la llave.

B) Mueve el tornillo.

C) Fije el tornillo

También necesitamos que se siente en la carcasa para que se apoye y gire libremente. Entonces, necesitaremos una sección para cada capa. Paso 1, asegúrate de que encaja tomando la forma de la tecla.

Duplique su clave, tome el bucle de polígonos que recorren el pin más largo de la clave y extrúyalos a lo largo de su normal local unos pocos milímetros. Es posible que deba modificar el resultado ligeramente para mantenerlo ordenado, solo asegúrese de usar solo el eje en el que se encuentra para mantener la superficie plana (o usar las restricciones en la pila de polietileno de edición). Manteniendo las caras que acabas de hacer, elimina el resto y une los nuevos bordes. Este es su punto de partida. No olvide escalar el interior ligeramente para que no esté al ras de la llave. Es posible que tengas que modificar esto ligeramente para que sea uniforme.

Seleccione todas las caras en un lado y extruya hacia el exterior en grupo del mismo grosor que el siguiente pin. Extruir la misma cantidad una vez más. Seleccione el anillo interno de polígonos y extrúyalo hacia afuera en su normal local. Esta será la sección más grande de la cortina que sujetará el perno. Puede dar forma a una forma similar a la de un huevo, similar a la que se muestra arriba (puede ignorar la muesca pequeña que contenía, ya que se trataba de un mecanismo independiente que decidí no incluir porque no era necesario). En el tercer segmento, elimine todas las secciones excepto la curva, como puede ver arriba, y cierre la brecha restante. Esta pieza será lo que se sienta en la carcasa para apoyar este extremo, y debe ser perfectamente redonda (aparte del espacio para la llave) para poder girar libremente.

Termine el otro extremo mediante la extrusión de un segmento más ancho para apoyarse contra la carcasa opuesta, con otra pieza puramente circular para sentarse en la carcasa. Una vez cerrada, la cortina ahora debe girar libremente sobre sus extremos. A continuación veremos las palancas.

Paso 5: Haciendo las palancas

Las palancas se colocarán dentro del perno, por lo que deberán permanecer bastante pequeñas para adaptarse a todas. Si bien hay cinco de ellos, la única diferencia real entre ellos serán las curvas en la parte inferior de los pines de las teclas. Comience con una caja pequeña solo un poco más ancha de lo que es alta. Asegúrese de que sea un poco más delgado en profundidad que el pin de su llave, pero aún cerca de 2 mm. Es probable que desee colocar una arandela pequeña (.3 mm) o algo similar entre cada palanca al ensamblar para ayudar a que funcione sin problemas, por lo que necesitará un espacio pequeño, pero desea que sea lo suficientemente ancha para que pueda soportar un poco de presión sin que se rompa. Lo ideal sería imprimirlos en metal.Coloque la caja de modo que su centro quede ligeramente a la izquierda de la llave, y cuando la gire hacia arriba, aproximadamente un cuarto de camino, subirá la palanca.

En primer lugar, tendrá que establecer un punto de pivote. Querrá hacerlo lo más a la derecha posible para facilitar el levantamiento de la llave. Usando swift loop / quickslice / connect, corte alrededor de un tercio en la parte superior y extruya una pequeña pieza para alojar el pivote. Cree un cilindro pequeño, asegúrese de que tenga segmentos lo suficientemente altos como para que la impresión sea suave y colóquelo sobre el orificio. A continuación, seleccione su palanca y ajuste su punto de pivote. Puede hacer esto en max en la pestaña de jerarquía a continuación para crear y modificar, seleccionando "Ajustar solo el pivote", luego use la herramienta de alineación para que coincida con su pivote con el pivote del cilindro. Salir de la jerarquía. Ahora la palanca debe girar desde el cilindro como lo hará dentro de la cerradura.

La palanca solo debe girar unos 15 ° hacia arriba para alcanzar su estado de apertura, pero puede determinar la mejor altura para usted. Gírelo a la posición abierta elegida y cree una pequeña caja cerca del centro para representar la muesca del tornillo. Corte y elimine un camino horizontal a la izquierda para que la muesca salga a través, asegurándose de cerrar cualquier espacio que cree. Gire la palanca hacia abajo y observe el recorrido que sigue la muesca. Cortar y borrar una sección para esta ruta. Una vez más, corte las líneas horizontalmente hasta la nueva posición de descanso de las muescas y corte un pequeño orificio en el lado de la palanca para atrapar la muesca si el tornillo se presiona hacia atrás mientras las palancas están cerradas. Limpie el diseño actual en algo similar a lo que tengo arriba, y redondee las esquinas donde las piezas puedan deslizarse unas contra otras.

Para crear las curvas para las clavijas, cree un cilindro para cada clavija, donde el centro del cilindro esté alineado con el asa de las llaves y el radio alcance la clavija. Debes tener 4-5 cilindros dependiendo de cómo hiciste tu llave. Estos se eliminarán de la palanca mientras esté en posición abierta, de modo que el pasador se moverá a lo largo de la curva creada, sosteniendo la palanca hacia arriba hasta que la muesca haya pasado por la puerta de acceso. Conecte el cilindro al cilindro para el punto de pivote y use una operación booleana (que se encuentra en max en Crear> Objetos compuestos> Booleano) para restarlos de la palanca. Puente cualquier brecha. Tendrá que hacer esto por separado para cada palanca, solo tenga cuidado de probar y hacer un booleano solo una vez por palanca, y asegúrese de estar cortando la forma correcta para cada pin. Una vez que todos están cortados, puedes girarlos de nuevo a una posición cerrada.

Puedes notar que tengo una palanca que no coincide con las otras. La entrada es recta sin girar y el orificio para la muesca está debajo de ella en lugar de arriba. Esto se debe a que el pin más bajo pasará a través de la palanca sin tocarla, mientras que un pin incorrecto levantará la palanca, atrapando así la muesca. Siéntase libre de incluir este tipo de palanca en su propio modelo. A continuación, crearemos el tornillo.

Paso 6: Hacer el tornillo

El perno es una de las piezas más difíciles de realizar porque necesita orificios precisos para que la cortina la empuje hacia adelante y hacia atrás una distancia lo suficientemente larga en un lapso muy corto de tiempo. Por esta razón, sus palancas deben tener la forma de las demostradas para que la muesca tenga menos distancia para viajar mientras se encuentra segura. Al hacer el perno, es posible que deba revisar ligeramente las palancas para garantizar una sincronización precisa de la liberación de los pernos.

Comience con una caja aproximadamente 1,5 veces la altura de la palanca y casi doble el ancho. La profundidad debe ser la misma que la anchura total de los pines de las llaves. No se preocupe demasiado por estas medidas, se pueden ajustar fácilmente más tarde sin demasiados problemas. Colóquelo de manera que el cilindro para la rotación de las palancas esté a mitad de camino en el extremo derecho. Gire las palancas hasta su posición abierta y ajuste la altura del perno para asegurarse de que encaje dentro. Incline la parte superior del perno para que abarque las palancas y evite que vayan más allá de su posición abierta. Corte a la izquierda de la palanca y a lo largo de la parte superior para extruir hacia adentro un espacio para que las palancas se sienten. Debe tener aproximadamente 5 pines de profundidad, dejando dos para la cortina y el mecanismo de lanzamiento de pernos. Simplemente deben caber, incluyendo cualquier espacio para arandelas entre ellos. Utilizando el cuadro que creó en el paso anterior como referencia para el posicionamiento de las muescas, corte y extruya la muesca real y redondee las esquinas ligeramente.

Para comprender mejor el agujero requerido para que la cortina mueva el perno y cómo funciona, le sugiero que vea este video. Notará cómo la pieza más grande de la cortina apenas se usa para empujar el perno, sino la moldura en la parte posterior que creó primero cuando la hizo. Alinee la cortina con el perno y gírela unas cuantas veces para comprender dónde la pondrá en contacto. Mueva el perno hasta el punto mínimo donde se ha liberado la muesca de las palancas, tenga en cuenta la distancia que ha recorrido y el punto donde la cortina deja el perno. Tenga en cuenta los puntos intermedios de ambas posiciones (es decir, cuando la cortina apunta directamente hacia arriba y donde debería estar el perno). Haga lo mismo para la dirección inversa (abrir la cerradura). Si estaba buscando un resultado muy preciso y suave, tendría que recurrir a un programa de dibujo especializado como AutoCad, o dibujar los planos en un tablero de dibujo para obtener la curva requerida. Sin embargo, y aunque no lo recomiendo para un buen bloqueo, puede obtener un resultado bastante sólido aplicando la forma de la muesca, como se ve arriba y en el video, a los puntos que tiene actualmente que deberían haberle dado el Altura y anchura requeridas. Para hacer esto, cree un cuadro con un buen número de segmentos y muévalo a la forma requerida. Luego, haga un seguimiento de su posición a medida que se mueve el perno y ajuste la curva para que se ajuste al empuje requerido. Una vez más, intentaría elaborar los planes con precisión primero si es posible antes de recurrir a ese método.

Con la muesca en su lugar, todo lo que queda es la curva secundaria para que la cortina se estabilice. Esto realmente puede ser cualquier forma que te guste, es simplemente la profundidad lo que importa, aunque yo formé la mía para intentar ayudar a empujar el tornillo. Solo asegúrese de que la cortina pueda girar libremente con el movimiento del perno.

No se olvide de ordenar y suavizar las esquinas o partes móviles, y mueva el modelo hacia adelante y hacia atrás para asegurarse de que no colisione nada. Si es posible, es mejor configurar una animación de la pieza en movimiento para que pueda ver todo lo que se mueve junto y comprobar si hay errores.

Finalmente, solo necesitamos ensamblar la carcasa.

Paso 7: Hacer la carcasa

La etapa final de hacer la carcasa es casi tan simple como construir una caja alrededor de los mecanismos, pero con algunos toques adicionales;

1. Incorpore un soporte pequeño para sostener las palancas cuando el perno no esté en su lugar.

2. Cree una pequeña muesca en la parte posterior para ayudar a guiar el perno.

3. Incluya una forma de atornillar las dos mitades juntas sin bloquear ninguna parte móvil.

4. Boolean todos los soportes, tornillos y cerraduras relevantes.

He optado por juntar el modelo porque es, con mucho, el método más simple, aunque estoy seguro de que hay muchas personas que tendrían soluciones mucho más interesantes. Si bien no voy a entrar en detalles sobre cómo hacer tornillos, son modelos relativamente simples que se pueden descargar o si te apetece probarlos por tu cuenta, te recomiendo este tutorial.

Comience creando una caja lo suficientemente ancha para incorporar la rotación completa de la cortina, y que termina con el perno (en posición de bloqueo abierto) al ras contra el borde. Deje un poco de espacio encima del perno y suficiente espacio en la parte inferior para la cortina. El grosor de la carcasa depende de usted y puede variar según el material que desee imprimir. Duplique el modelo y extruya la parte delantera para crear la otra mitad y eliminar el resto. Puente / tapa cualquier brecha. Si elige atornillar los modelos, simplemente extruya unos bloques en la carcasa posterior para que los tornillos se ajusten. Estos pueden doblarse como soportes para el perno si los alinea con él. Si no está seguro de dónde se moverá todo, intente colocar los cilindros sobre algo que esté girando para ver su arco de rotación. También corte y extruya una pequeña sección para que se junte con la parte posterior de las palancas cuando esté descansando, de modo que pueda evitar que se muevan sin el perno en su lugar. Tenga en cuenta que deberá entrar por la pared lateral, ya que la cortina deberá girar debajo de ella.

Al ver que el perno y la carcasa son planos uno contra el otro, es lo suficientemente fácil para hacer un segmento que se extruye desde la parte posterior del perno, y un canal empotrado correspondiente en la carcasa para permitir el rango de movimiento del perno. Esto ayudará a guiar el tornillo y evitar que se deslice.

Finalmente, podemos prepararnos para hacer booleanos las formas finales. Tenga cuidado en su configuración en esta etapa y asegúrese de haber incluido todo y Recordamos compensar ligeramente la escala de cada forma. para que no sea 100% rasante. Descubrí que para mantener el posicionamiento exacto, incluya el cilindro de pivote para las palancas en el booleano sin que pase completamente, y luego cree la pieza real extruyendo / moviendo el círculo resultante hacia afuera. En esta etapa debe incluir: La forma del ojo de la cerradura, los anillos de soporte circulares de las cortinas, los agujeros de los tornillos, el pasador de rotación de la palanca. Una vez que estos hayan sido restados, probablemente será necesario realizar una limpieza para poder imprimir las piezas. Intente soldar todos los vértices a un valor extremadamente bajo como.1mm, y haga lo mismo con los bordes, ya que esto debería eliminar muchos problemas. Si parece que hay bordes donde no los hay, entonces compruebe que no haya rostros en el proceso, y hágalos retroceder si lo hicieron.

Una vez que todo está limpio, eso es todo, ahora tienes un candado en funcionamiento. ¡Felicidades! En el siguiente paso te mostraré la pieza final en acción.

Paso 8: La pieza final

Y aquí tenemos el bloqueo definitivo en acción, junto con un poco de mi propia decoración para que sea un poco más interesante. Si desea saber cómo hacer la decoración o si desea ver mis archivos STL, no dude en ponerse en contacto conmigo.

Bloqueo de la cerradura y llave de Matthew "Rick" Shaw en Vimeo.

Primer premio en el

Concurso de Diseño 3D