客戶案例
如何利用Markforged的kevlar材料打造新型面具
發(fā)布時間:2018-05-14
介紹
一個月前,我的鼻梁被撞斷了。在此我不會詳細討論事情的原委,在經(jīng)過大約兩周的休息和放松之后,我恢復了大部分功能。但是,功能并不意味著鼻梁結(jié)構(gòu)完全恢復。鼻子(和任何其他骨頭一樣)大致需要六周時間才能愈合。在這四周的時間里,我無法去碰觸我的鼻子。這意味著無法接觸體育運動或任何有風險的活動。為了保護脆弱的鼻子免受意外的的傷害,我查詢過許多公司銷售昂貴的聚碳酸酯護臉罩,市場上高昂的價格讓我決定打印我自己的面具。

(亞馬遜商城上售賣的聚碳酸酯面罩)
制作面具的要求
我的面具需具備兩個要求:確保沒有任何東西觸及我的實際鼻子,并盡可能保證不受干擾。防止我的鼻子上的任何接觸可以降低力量分布 - 物理學指出,針對臉部的力必須應用在某處。關(guān)鍵在于如何有效控制力量分布的區(qū)域。想制作出一個成功的面具,塑料是較為堅硬且具備抗沖擊屬性,能瞬間將所有的力量均勻分布到我的顴骨和額頭區(qū)域。 面具的打印部分不應該直接接觸我的臉,因為僅適用Onyx材料會感到佩戴不適。除了在體育運動中保證安全外,我還希望面具能夠盡可能減少對我的干擾。因此,面罩必須輕便,貼身,并且不會影響視力以及具備抗沖擊性。
面具的設(shè)計
在設(shè)計這款面具時,我沒有足夠的經(jīng)驗來設(shè)計我的面具原型。所以,我用卡尺測量了我臉部的幾個關(guān)鍵尺寸,并根據(jù)我鼻子的CAT掃描部分確定了面罩的大致形狀。經(jīng)過幾次設(shè)計迭代后,我終于找到了合適的面部輪廓,并且距離鼻子僅5mm。通過改變頂部和底部輪廓的半徑,我確保支撐材料可以打印在托盤上(而不是在零件本身的頂部),我保留出了兩個眼眶的位置并確保留下足夠的材料能夠完全覆蓋我的鼻梁內(nèi)橋。

(為了設(shè)計面罩的底部,我用我鼻子的CAT掃描作為原型參考依據(jù)。我增加了額外的空間,并減少了我的臉頰輪廓的半徑以計算泡沫墊尺寸)
在考慮用什么材料打印面具之后,我決定使用Onyx和Kevlar。Kevlar是一種特殊的纖維,具有優(yōu)異的抗沖擊性,幾乎沒有發(fā)生災難性危險的可能性。盡管碳纖維更加堅硬,但我發(fā)現(xiàn)Kevlar增強型面罩的性能將超過聚碳酸酯面罩。為了降低在打印時產(chǎn)生的顫動而影響精度的問題,我也避免沿著鼻梁添加纖維。這增加了面具打印層之間粘合度,從而不會嚴重影響面具模型的其他物理屬性。

(面罩的頂部和底部的圓弧由連續(xù)Kevlar加強。為了防止面罩的中間沿層線折斷,我將光纖從零件的中間留下)
為了將面具固定在我的臉上,我購買了兩個便宜的彈性維可牢尼龍搭扣帶,并將它們打印在面具中間位置。 他們將面具緊緊地“貼”在我的臉上,而不會感到不舒服。 使用強力膠水將泡沫墊粘在面罩的邊緣。

(將帶子印在里面,里面填充膠粘劑)
測試
到目前為止,我已經(jīng)使用過兩次面具。我大部分時間能夠帶著它正常工作 - 除了兩種例外場景:帶上面罩使得我不能很好的向下看,面罩幾乎覆蓋了我的臉頰,使我的眼睛看東西有點困難。