所有船上！在3d打印火车的设计提示

由Jacob Bakovsky，应用工程师，Goingineer

营销部门挑战我为孩子们创造一个有趣的3D印刷火车。我想制作一些易于打印和组装的东西，这是一个围绕地板或桌子的功能火车。另外，我想要一列没有要求赛道的火车，一个可以立即准备好采取行动的火车。

这是我设计的：

原型X1：初始设计
我的初始设计（图2）类似于我在网上找到的列车，因为它需要用户打印多个，各种部件并组装它们。

零件，尤其是小部件的数量似乎过多，更不用说地瞄准托盘的痛苦，让3D印刷的支撑材料从较小的件中取出。在支撑箱中跟踪它们将是另一个挑战。此外，拟合所有印刷部件的复杂性需要一些试验和误差对于物质的设计结束。

这不是一个吸引我的途径。

大多数Grabcad和Wortherse模型所需的组装，所以我决定尝试在SolidWorks中设计它，然后使用我们的Stratasys F370 FDM机器打印它。

原型X2
我想简化火车，这样它就可以在从支撑油箱上拆下后继续行驶了。GoEngineer的3D打印专家建议我给轮轴留出0.02英寸的间隙（图3）。我在外壳和轮子之间留出了1毫米的间隙，这样整个东西就可以作为一个组件打印出来。（我们认为，在配合上稍微倾斜不会影响性能，一旦从油箱上拆下，支架会断裂，并允许车轮旋转。）

为了确保车轮将保持圆，我以图4所示为印刷的火车定向。火车的前部具有过多的几何形状，并且整个东西不需要填充固体，因此将打印填充方式设置为稀疏 -双密集保存了一些立方英寸的材料。如果火车在其侧面打印出火车，我担心的搭扣契约不起作用，所以我印刷了第二煤层火车，看看它是否适合。

打印后X2

打印完原型X2（图5）后，我发现卡扣配合工作得很好（图6），可以让第二节煤车自由旋转。然而，车轮没有移动。相当数量的支撑材料似乎卡在火车主壳体的前部，即使在油箱中呆了几天，碎片也不会移动。

原型x3
由于X2原型车轮不移动，目标是尽量减少零件数量和硬件数量，因此我打印了一个可移动铰链，以尽量减少所需的装配，并在将X3原型从支撑箱上拆下后准备好移动零件。因为卡扣配合非常好，而且活动铰链更容易打印成一个，所以我在每节火车车厢的底部安装了一个卡扣配合和活动铰链。这也消除了支撑材料卡在轴内的问题。

我打算在单一步骤中组装原型，因此用户还可以粘合卡扣孔以防止底部移位。对于铰链直径（图7）使用大约3mm公差，我设计了多体中的铰链并用铰链配合在SolidWorks组装模式下组装。

我通过切割现有车轮孔的中心，将轴与前面的卡销夹在一起，创建了列车的底部，如图8所示。

使用Stratasys F370的托盘，我只打印了一个测试，看看这个概念是否可行（图9）。我使用SOLIDWORKS Composer快速生成分解图，并使用digger工具捕获卡扣销的放大图像。

打印后X3
在成功的打印后，我相信原型X3工作，并且用户只能在三个装配步骤中拥有功能列车。一旦拆卸支架，可动铰链就会完美地工作，使其容易将轮子和轴组件滑动到位。用户倒置火车倒置，将轴在凹槽中放置在凹槽中，击扣底部关闭，并将两个连杆扣为大车轮。扣环非常紧密，工作很好，不需要胶水。装配说明详细说明在下面的生产部分中。

然而，在查看组装的火车时，有一个设计缺陷显而易见。

中间大轮组件中的凸起伸出太远并阻碍了联动，因此对原型X3的次要变化是消除图10所示的凸起。由于前火车如此成功，我印刷了剩余的列车和相关的车轮。图11中显示了列车其余列车的打印估计的细节。

生产A
从SOLIDWORKS Visualize更新并呈现的最终产品设计如图12所示。

打印版本如图13所示。

生产装配说明
为了快速生成关于组装列表的说明，我在SolidWorks Composer中创建了视图，导出了多个视图，然后插入并链接到这里的视图（图14到16）。

从上面的指令重复步骤1和2以组装列车的其余部分。

其他考虑因素：

• 我使用grabcad打印来处理Stratasys F370的3D打印。
• 我使用ASA和0.010“切片高度打印所有打印。
• 为节省三节车厢的材料，将打印样式切换为稀疏双密度，以节省主要车厢（前部、煤炭和车厢）的材料。
• 轮子的轴很精致：当你把轮子和轴组件从印刷托盘上撬下来时，从底部而不是中间抓住它，否则你会把轮轴卡住。
• 背部铰链的杆薄，并且扣环坚固。你可以把它撬开并重用，但你很可能会立出铰链杆（这发生在我身上）。公差足够紧，即使用破碎的铰链杆，铰链也可以在不需要附加胶水，工具或硬件的情况下保持旋转。
• 整个火车将大致消耗整个96 in ^ 3材料阀芯。
• 为确保适当的拟合，请确保所有支持都超出了快组合孔和挤出机。

如果您希望自己打印培训，您可以从这个GrabCAD站点下载它们。祝你好运，玩得开心，让我知道它是怎么回事！

Goingineer.
www.goengineer.com.

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