İşlevsel Bir Dış İskelet Oluşturma

Tasarım fikirleri olan mühendisler için konsept ile uygulama arasındaki boşluk, çoğu fikrin başarısız olduğu yerdir. Resmi eğitim almamış bağımsız üreticiler ve tasarımcılar için bu boşluk daha da büyüktür. Tasarım kararları anında sonuçlar doğurur: Ağırlık, kuvvet, hareket ve kontrol edilebilirlik, yapılandırılmış bir tasarım süreci olmadan tahmin edilmesi zor yollarla etkileşime girer.

Tyler Csatari o boşlukta çalışmaktan çok keyif alıyor. TikTok (3 milyondan fazla), Instagram (900 binden fazla) ve Facebook'ta (250 binden fazla) toplam 4 milyondan fazla takipçisi olan içerik üreticisi Csatari, meydan okuma odaklı mekanik üretim projelerine ya da daha önce hiç denemediği sistemleri tasarlamaya ve oluşturmaya odaklanıyor. Görünüşleri taklit etmenin yanı sıra mekaniklerin beklendiği gibi çalıştığı işlevsel sistemler, yani kendi deyimiyle pratik cosplay oluşturmayı amaçlıyor.

Csatari şunları söylüyor: "Zor görünen projeleri seviyorum. Çok şey öğreniyorsunuz." Eksiksiz bilgiye sahip olmadan başlama ve ileriye dönük çözümler üretme zihniyeti, onun en karmaşık projesi olan bir dış iskeletin temellerini attı.

Csatari'nin dış iskelet tasarımı, yapısal bütünlüğü korurken akıcı bir şekilde hareket eden ve bağımsız olarak kontrol edilebilen dört kola ihtiyaç duyuyordu. Her bir kolun dışa doğru uzanması, kendi ağırlığını taşıması ve yük altında çökmeden girdilere tepki vermesi gerekiyordu. Csatari şöyle söylüyor: "Asıl zorluk tork ile ilgili. Kol ne kadar uzağa ulaşırsa tabanın onu desteklemek için o kadar fazla kuvvet üretmesi gerekiyor."

Dış iskelet geliştirme sürecinde iskeletin giyilebilir olması da gerekiyordu, ancak her eklemde motor bulunması, ağırlığı ve karmaşıklığı artırarak yeni arıza noktaları yaratacaktı. Bu nedenle, tasarımın sınırlı bir form faktörü içinde kuvvet iletimi, ağırlık dağılımı ve kontrol edilebilirlik arasında denge kurması gerekiyordu.

Csatari bu kısıtlamaları, tamamen SOLIDWORKS Design®'da modellenmiş kablo tahrikli bir sistem aracılığıyla ele aldı. Eklemlere tek tek motor yerleştirmek yerine Kevlar kablolarını, arka levhaya monte edilmiş motorlara bağlı 3D baskı omurlardan oluşan bir zincir içinden geçirdi.

Her bir kol, üç adet kontrollü kablo boyunca hareket ederek ağırlığı en aza indirirken çok eksenli hareket imkanı sunar. Kasnak tabanlı mimari, kuvveti daha verimli bir şekilde dağıtarak hareket aralığını korurken tabanda gereken yükü azaltır. Bu giyilebilir cihaz ve parçaları için esneklik, kinematik ve dayanıklılık unsurlarını göz önünde bulundurmak gerekiyordu.

Csatari; menteşe geometrileri, rulman arayüzleri ve montaj yapıları dahil olmak üzere her bileşeni yazdırmadan önce dijital olarak modelledi. Bu, hareket davranışını ve yapısal ilişkileri üretim öncesinde iyileştirmesini sağladı.

Csatari, SOLIDWORKS'ü çeşitli nedenlerle tercih ediyor: "Daha erişilebilir bir seçenek. Hem çevrimdışı hem de çevrimiçi çalışabiliyorsunuz. Çok çeşitli araçlar içerdiğinden doğru seçim gibi geldi."

Ayrıca şu sözlerle heyecanını dile getiriyor: "[SOLIDWORKS]'ün kafanızda hayal ettiğiniz şekli gerçeğe dönüştürme yeteneği, fikir aşamasından istediğiniz sonuca ulaşmanın en hızlı yolu."

Konseptten Çalışma Sistemine

Csatari, SOLIDWORKS kullanarak dış iskelet geliştirme sürecindeki tasarım kararlarının fiziksel olarak değil, dijital olarak çözüldüğü disiplinli bir iş akışını sürdürebildi. Csatari, sayısız prototip üzerinde yineleme yapmak yerine, fiziksel üretime geçmeden önce CAD modelinde yapısal kavramlar, hareket yolları ve bileşen ilişkilerini doğruladı.

Csatari şöyle ekliyor: "[Dış iskelet projesine], SOLIDWORKS'te gerçekten geliştiğimde başladım. Tasarımımı 10 kat daha hızlı ve 10 kat daha kolay hale getiren birçok özellik keşfettim."

Tasarım süreci boyunca izlenen bu yaklaşım, iş tekrarlarını azalttı ve Csatari'nin, birbiriyle etkileşim kuran çok sayıda mekanizma ve alt sistemden oluşan sistemin karmaşıklığını yönetmesini sağladı. Kablo tahrikli tasarım, özellikle modellemenin, nihai mekanik yapıda aşırı donanım kullanmadan kontrollü hareket elde etmek gibi ilk bakışta açık olmayan bir çözüme nasıl yol açtığını göstermektedir.

İş akışı da geliştirme sürecini hızlandırdı. Csatari, SOLIDWORKS sayesinde bir zamanlar çok zor görünen tasarımların, modellendikten sonra hızla hayata geçirilebildiğini belirtiyor. Modelin kendisi, herhangi bir parça fiziksel olarak üretilmeden önce geometriyi, davranışı ve montaj mantığını tanımlayarak projenin temelini oluşturdu.

Dijital Tasarım Temeli

Csatari'nin projesi, tasarım sorunlarının üretim sürecinin başlarında dijital olarak çözüldüğünde uygulamanın çok daha öngörülebilir hale geldiğini göstermektedir. SOLIDWORKS, üreticilerin ve tasarımcıların karmaşık mekanik sistemleri üretmeye başlamadan önce tanımlamalarına, test etmelerine ve iyileştirmelerine olanak tanıyarak bu değişimi destekler.

SOLIDWORKS'teki sanal prototip, kullanıcıların tasarım alternatiflerini hızla keşfedip iyi ve kötü fikirleri daha hızlı fark etmesini sağlayarak inovasyonu hızlandırır. Girişim kontrolü ve çarpışmaları önlemek için hareket simülasyonu yapma gibi özellikler, Csatari'nin fikirlerini daha hızlı ve daha verimli bir şekilde gerçeğe dönüştürmesine yardımcı oldu.

SOLIDWORKS, fikirlerinizin ilk kurulumunuzda işlevsel ve istenen donanımlara dönüşme olasılığını artırabilir.