Умный дом по-русски: как 3D-печать помогла создать крутой гаджет

Рубрика «Инновации в корпорациях» выходит при поддержке Spinon.

Мы запустились, а все пошло не так...

Запустив наш проект, мы позиционировали себя как платформа для 3D-дизайнеров, по аналогии с американским сервисом Shapeways, где 3D-дизайнеры могут открыть собственный магазин с 3D-моделями и находить покупателей, заказывающих печать представленных изделий.

Довольно скоро стало понятно, что успешная американская схема в России пока не работает.

1. Во-первых, из-за слабой осведомленности пользователей о технологиях и процессе 3D-печати.
2. Во-вторых, для моделей со сложной геометрией, которые обычно размещают дизайнеры, требуется печать на промышленных 3D-принтерах. А расходные материалы для промышленной печати в основном производятся и поставляются из-за границы, что с учетом валютного курса стало не дешевым удовольствием.

Мы сотрудничали и со множеством российских дизайнеров, моделировали, печатали украшения и аксессуары, даже заключили эксклюзивное дистрибьюторское соглашение с известной американской дизайн-студией 3D-печатных украшений Nervous System. До сих пор работаем с несколькими дизайнерами и модными брендами, однако и этот вариант оказался не самым подходящим для развития 3D-печати в России.

Так мы поняли, что именно конструкторские отделы инженерных, промышленных компаний и стартапы по внедрению инновационных продуктов – основные потребители услуг 3D-печати. Это именно те направления, для которых 3D-печать не просто удобна и выгодна, а просто незаменима.

Можно сказать, что наша переориентация произошла естественным путем, вслед за потребностями заказчиков. Мы расширились до собственного производства по литью пластиков, поскольку поняли, что создание прототипа предполагает дальнейший серийный выпуск изделий.

Удобнее и выгоднее проходить весь процесс с одним исполнителем, поскольку еще на этапе проектирования можно определить дальнейшую стратегию производства и сразу разрабатывать 3D-модель с учетом особенностей выбранной технологии.

Почему для вывода продукции на рынок выгодна 3D-печать?

Придумав какое-либо устройство, разработчики должны проверить изделие на собираемость, отладить все недочеты, протестировать функциональность, а в случае успешной реализации всех этапов – выпустить продукт в тираж.

При этом традиционное мелкосерийное изготовление корпусов методом литья в силиконовые формы при единичном тираже получается нерентабельным за счет переноса на одно изделие стоимости литейной формы. Кроме того, для снятия этой самой формы в первую очередь нужна мастер-модель.

Например, порошковая SLS технология 3D-печати позволяет создавать модели различной сложности, в том числе подвижные конструкции или деталь в детали. Для 3D-печати нет ограничений по тиражу, а стоимость зависит от «полезного» объема затраченного материала.

Вот как это работает

Несколько месяцев назад к нам поступил заказ на создание корпуса умного устройства «Управдом» от команды разработчиков ООО «ИТЦ МОЛНЕТ».

Идея создать свою систему мониторинга жилых помещений родилась у компании, потому что там набралась критическая масса людей, которые столкнулись с одинаковыми проблемами в своей загородной недвижимости — зимой случались отказы систем отопления и разморозка, весной — подтопления, а отключения электричества и кражи — круглый год.

А ещё потому что собрались вместе все необходимые специалисты — программисты системные, back- и front-end, разработчики электроники, верстальщики, дизайнер, даже специалист по информационной безопасности и, главное, руководитель. Тогда и стало ясно, что команда может сделать умный дом под свои задачи.

По словам разработчиков, проект открыл для них новый мир проектирования и производства электроприборов. По сути, для компании это был первый опыт такого рода, поскольку до этого они в основном специализировались на создании ПО. Сразу был задан высокий темп работ, а путь от идеи до первой пробной партии в 15 экземпляров был пройден за полгода.

Выносные датчики реагируют на затопление помещения и открытие двери, а в само устройство также встроены видеокамеры и датчик движения. На случай отключения электричества предусмотрены резервные аккумуляторы.

Пользователь может получить доступ к устройству откуда угодно со своего компьютера или мобильного телефона: для связи с интернетом «Управдом» оснащён встроенным GPS-модемом, который также отправляет SMS-сообщения при выходе параметров за допустимые пределы или иных тревожных событиях. Кроме того, «Управдом» создает свою WIFI сеть, выполняя роль домашнего роутера.

У команды возникало много проблем в процессе реализации проекта, но одной из самых пугающих и неизведанных была разработка корпуса устройства, который получался довольно сложным, содержащим много деталей. С этой задачей компания обратилась к нам.

Началось все с разработки конструкции корпуса и создания цифровой 3D-модели. Исходными материалами для разработки были электронная «начинка» и эскиз корпуса с примерными основными габаритами. На основе этих данных наш 3D-дизайнер смог оперативно сделать 3D-модель.

Первый прототип был отпечатан на настольном 3D-принтере по FDM-технологии из недорогого ABS-пластика, камера принтера имеет ограничение 200х200х200 мм, корпус с габаритами около 30 см пришлось печать по частям с дальнейшей склейкой. Этот образец позволил проверить собираемость, общую компоновку устройства, температурные режимы и многое другое.

1. Прототип, напечатанный из ABS-пластика

После оперативного внесения правок в 3D-модель был отпечатан второй образец, тоже из ABS-пластика. Благодаря высокой скорости и небольшой цене 3D-печати на этих прототипах удалось быстро обнаружить и устранить недостатки не только самого корпуса, но и электроники, а также программного обеспечения.

После отладки 3D-модели был напечатан более точный прототип на промышленном 3D-принтере из полиамида по технологии SLS. Корпус был отпечатан цельным, с более ровной поверхностью и точностью.

2. Прототип из полиамида

Когда этот вариант был протестирован и утвержден, приступили к производству первой пробной партии методом литья полиуретана в силиконовые формы.

Отпечатанный из полиамида корпус использовали как мастер-модель для снятия силиконовой формы.

3. Обработанная мастер-модель перед снятием силиконовой формы

При этом мастер-модель задней стенки печатали на промышленном FDM-принтере из ABS-пластика, поскольку при печати из полиамида подобные габаритные и относительно плоские вещи начинает «вести». После тщательной доводки поверхностей с мастер-моделей сняли силиконовые формы, в которые была отлита партия из 15 пластиковых корпусов.

Первая партия отлитых и укомплектованных корпусов

В ходе производства первой партии выяснилось, что вентиляционные отверстия сложно проливаются, поэтому их конструкция была изменена. На данный момент мы отливаем вторую небольшую партию с несколько усовершенствованным дизайном. Для внесения изменений, чтобы не перепечатывать весь корпус, мы просто вырезали на уже готовой мастер-модели обозначенные элементы и вклеили напечатанные из фотополимера скорректированные вентиляционные решетки.

Параллельно с этим создатели «Управдома» ведут испытания: пробная партия из 15 устройств эксплуатируется всего несколько месяцев, однако уже дважды спасала владельцев от крупного ущерба:

• В одном случае «Управдом» поднял тревогу, так как зимой зафиксировал быстрое понижение температуры из-за отключения котла — хозяин успел вовремя приехать и предотвратить разморозку труб.
• Второй случай произошёл совсем недавно, весной, когда грунтовые воды подтопили подвал у другого пользователя, о чём он узнал также благодаря умному гаджету, быстро приехал и установил дренажный насос.

Отлитый корпус со встроенной электроникой

Это не единственный наш опыт такого рода, но, безусловно, один из самых интересных и насыщенных. О реализации других проектов по разработке и выпуску инновационных устройств с помощью 3D-печати и литья читайте в следующих материалах.