3D列印產業應用
NavVis：使用 3D 打印快速製作可穿戴掃描儀原型
NavVis VLX 不是普通的室內掃描儀。
它是世界上最精確的可穿戴地圖繪製設備，採用同步地圖繪製和定位 (SLAM) 技術。快速、精確和緊湊，它使操作員能夠有效地捕獲竣工室內數據，以便在 AEC 行業和其他地方實現可視化。
開發這種革命性硬件的工作落在了 NavVis 工業設計師 Sarah Godoj 和 Nils Christensen 的肩上。為了完成這項艱鉅的任務，他們利用快速原型製作的力量來測試和完善設計。
結果？設備精度、可訪問性和人體工程學的理想平衡——使用 Ultimaker 3D 打印機進行了驗證。
“這是我們團隊的一項了不起的工程壯舉，”尼爾斯說。“如果你願意，你可以帶著 NavVis VLX 去遠足。”
傳感器優先
NavVis總部位於德國慕尼黑，專注於開發能夠準確繪製室內空間地圖的下一代技術。鑑於可穿戴NavVis VLX 系統的準確性必須與地面解決方案競爭，掃描儀的傳感器定位將成為設計人員的首要任務。
經過多次迭代，該團隊專注於將兩個多層 LiDAR 傳感器與四個高分辨率攝像頭結合在一起的創新設計。它們一起測量並繪製室內空間的 360 度視圖——安裝在操作員頭部上方的最佳距離，使操作員遠離視野，同時允許用戶看到環境中的一切。
但在確定基本概念後不久，設計師們意識到他們還想將 NavVis VLX 與其他可穿戴掃描儀區分開來，並且不需要用戶背在背上。這是為了避免用戶在狹窄空間轉彎時撞到任何東西。
Sarah 解釋說，“我們使用了替代品，例如木材和紙板，但接近最終設計時，我們沒有考慮其他任何東西，因為沒有比 3D 打印更好的替代品了。”
一切觸手可及
這導致了一個獨特的複雜挑戰，即讓每個用戶交互都易於訪問。觸摸屏尤其需要大量迭代。它必須在視野中，但仍允許用戶看到地板以找到地面控制點並避免危險。
由於要找到最佳顯示角度和定位的變量太多，該團隊再次轉向 3D 打印，以更準確地驗證他們的想法。
將 PVC 管與 3D 打印角連接在一起，使他們能夠盡快測試配置。PVC 管可以很容易地切割成任意長度，只留下連接角進行 3D 打印。
“我們想要精確的角度來真正證明 CAD，”Nils 說。“這意味著它是快速原型製作和真正精確度的完美結合。”
通過這項技術，該團隊還熟悉了他們內部Ultimaker 3D 打印機的尺寸精度。儘管所有 3D 打印件在材料冷卻時都會有少量收縮，但他們通過打印多個連接器來計算收縮率，每個版本之間的差異為 0.1 毫米。
適合任何身體
“創造一個適合人體的設備帶來了很多挑戰，”Sarah 解釋說，“但是通過 3D 打印，我們可以進行大量的迭代，以獲得合適的尺寸和重量的良好組合。”
該團隊的目標是創造一種符合人體工程學的體驗，讓用戶感覺就像在胸前背著一個背包。他們將裝滿的水瓶裝到粗糙的木頭和 3D 打印的形狀上以模擬該重量。如果任何測試用戶覺得不舒服，Sarah 和 Nils 就知道他們需要做出調整。
這對於墊肩尤其必要。為了找到最佳設計，該團隊調整了Ultimaker Cura中的設置以創建快速“草稿”打印，然後再進行詳細打印。這種方法確保墊子對任何人來說都很舒適——NavVis VLX 不會滑落。
另一個符合人體工程學的挑戰是設備在運輸箱中的安全存儲，單個用戶可以攜帶並在現場快速安裝。為此，需要折疊機制。但是 NavVis VLX 應該安全折疊到哪裡才能使體積最小？
同樣，工業設計師使用 3D 打印來驗證 CAD 模型。他們在手臂上留了洞，並用插入 3D 打印件的長螺絲臨時固定它們。
大流行期間的快速原型製作
為了創建這些快速迭代，團隊依賴於Ultimaker 2+和Ultimaker S5的主力輸出。
由於打印機的可靠性，Sarah 和 Nils 制定了 24 小時迭代節奏，使他們能夠盡快測試新想法：
你可以在周五點擊“打印”然後回家過週末，週一回來就完成了。
當然，當 COVID-19 迫使大多數設計師在家工作時，他們的工作流程不得不改變。為此，他們依賴於 Ultimaker S5 和Ultimaker Digital Factory的遠程 3D 打印功能。
他們能夠安全地監控他們的打印工作，並簡單地問辦公室的人，“你能把打印件拿走並按‘確認’嗎？” 為了避免在打印過程中需要添加新的燈絲，他們還設置了第二個網絡攝像頭來監控線軸。這樣他們就可以在不受大流行限制的情況下繼續迭代。
Nils 說：“我們一直認為 3D 打印機有點複雜，但 Ultimaker 是一個很好用且易於使用的解決方案。它總是解釋下一步或現在正在發生的事情。”
這種易用性意味著——儘管他們的團隊由 15 名設計師和機械工程師組成——每個人都在切割零件進行 3D 打印，而且“沒有人真的害怕接觸 Ultimakers”。
連續的提高
由於 NavVis 按訂單製造掃描儀，設計團隊繼續使用 3D 打印迭代和改進他們的產品。尼爾斯透露：
我們機械地進行的每個開發步驟，在 80% 的情況下，我們首先進行 3D 打印。這樣做而不是用長達五週的交貨時間用金屬塊製造零件。您可以想像這是相當節省的成本。
Nils 和 Sarah 繼續完善他們的 3D 打印流程。得益於 Ultimaker 的 開放式材料系統，它們通過越來越多地使用可回收材料進行打印，為 NavVis 的可持續發展目標做出了貢獻。
通過這種方式，他們正在幫助 NavVis 建設一個更美好的世界——以及更好的室內掃描儀。