Markforged 3D-Drucker für BattleBots verwenden

BattleBots ist eine Fernsehserie, in der Teams 250 Pfund schwere ferngesteuerte Maschinen entwerfen, bauen und betreiben, die in einer gefährlichen Arena kämpfen – der BattleBox. Die Show begann im Jahr 2000 auf Comedy Central und ihre Wirkung hat sich weltweit verbreitet. Jedes Jahr finden Dutzende von Amateurwettbewerben statt, bei denen jeder Roboter mit einer Größe von 150 Gramm bis 250 Pfund bauen und bekämpfen kann. Jetzt wird die Show auf dem Discovery Channel ausgestrahlt, wobei die neueste Staffel diesen Freitag, den 7. Juni um 20 Uhr EST, Premiere feiert. In den letzten beiden Saisons hatte ich die Gelegenheit, als Teil des Teams Valkyrie BattleBots aufzubauen und an ihnen teilzunehmen.

Laden Sie unseren kostenlosen Kaufleitfaden herunter

Was mein Interesse am Roboterkampf immer wieder weckt, ist der endlose Kompromiss beim Design, da jede Klasse ein strenges Gewichtslimit hat. Gibst du Waffen für größere Treffer mehr Gewicht? Zur besseren Verteidigung rüsten? Elektronik für mehr Leistung? Bei jedem Design müssen Sie Ihr Gewichtsbudget sorgfältig ausbalancieren, um das zu erstellen, was Sie als das optimale Design ansehen. Ich trat der Roboterkampf-Community im Jahr 2016 bei und begann klein mit einem ein Pfund schweren Roboter namens Foiled. Anfangs nur ein lustiges Nebenprojekt, um die Haltbarkeit von Markforged-Teilen zu testen, engagierte ich mich langsam immer mehr im Roboterkampf und nahm in den letzten 3 Jahren an über 15 Wettbewerben teil. Als Teil eines Teams von Ingenieuren aus der Umgebung von Boston haben wir Roboter mit einem Gewicht von 1 bis 30 bis 250 Pfund gebaut und schließlich mit Valkyrie einen Platz in der BattleBots-Saison 2018 ergattert.

Wenn die Roboter hochskalieren, müssen Sie sich darauf vorbereiten, dass Ihr Bot 12 Fuß in die Luft geschleudert, von 35.000 Pfund Kraft zerquetscht oder mit einer 60 Pfund schweren Scheibe zerschmettert wird, die sich mit 2.000 U/min dreht – und danach immer noch funktioniert. BattleBots hat eine strenge Gewichtsgrenze von 250 Pfund. Bei dieser Größe haben Roboter oft Aluminium- oder Stahlrahmen mit Stahlwaffen und Rüstungen. Die Waffe der Walküre zum Beispiel ist aus AR500-Stahl geschnitten – dem gleichen Material, das sie für Schneepflüge und gepanzerte Fahrzeuge verwenden. Der Kompromiss wird also wichtiger und teurer, wenn Sie die Waage nicht richtig ausbalancieren.

Jedes in einem Bereich des Roboters eingesparte Gewicht kann auf einen anderen übertragen werden. Ein leichterer Antriebsstrang könnte beispielsweise eine dickere Panzerung bedeuten, die dem Roboter bessere Verteidigungsmöglichkeiten bietet. Aber auch sonst summiert sich alles. Wenn Sie sich auf eine schwerere Waffe konzentrieren, müssen Sie möglicherweise Stützelemente Ihres Antriebsstrangs opfern, was Ihre Motorausfallrate erhöhen könnte, sodass Sie mehr Ersatzmotoren kaufen müssen. Wenn Sie nach einem leichteren Rahmen streben, müssen Sie möglicherweise mehr für Material und Herstellung ausgeben, was mehr Geld und Zeit in Anspruch nimmt und die Reproduzierbarkeit des Teils im Falle eines Bruchs erschwert. Aus diesem Grund haben wir uns 2018 an Markforged gewandt, als wir mit dem Design und dem Bau von Valkyrie begannen und das Design für die BattleBots-Saison 2019 weiter verbesserten.

Markforged-Drucker boten je nach den spezifischen Anforderungen des Teils eine breite Palette von Materialien zur Auswahl. In jedem Fall ermöglichte uns Markforged, optimierte und leichtere Bauteile zu konstruieren, als wir sonst mit schwereren Materialien und zeitintensiveren Herstellungsverfahren hätten produzieren müssen. Wir könnten stoßfeste Kevlar®-Gehäuse für unsere Elektronik drucken, Teile so stark wie Aluminium bei einem Bruchteil des Gewichts oder geometrieoptimierte Metallhalterungen, die sich in wenig lichten Räumen im Roboter quetschen lassen.

Kostenloses Musterteil

In all diesen Fällen konnten wir Gewicht einsparen, aber Kraft sparen. Ohne 3D-Druck wäre Valkyrie ein kleinerer, schwächerer Roboter. Wir hatten nur eine Handvoll Wochen Zeit, um uns auf die Saison vorzubereiten, daher war jede schnelle, automatisierte Herstellungsweise eine große Last von unseren Schultern. Wir schickten Teile an die Drucker, ohne uns um die eigene Herstellung kümmern zu müssen, was bedeutete, dass wir mehr Zeit hatten, uns auf die für den Menschen wesentlichen Aufgaben wie Schweißen, Bearbeiten, Testen und Montieren zu konzentrieren. Das bedeutete auch, dass wir mehr Schlaf bekamen.

Als relativ neues Team im Vergleich zu vielen Baumeistern, die seit Jahrzehnten am Wettbewerb teilnehmen, wussten wir, dass wir schnell vorgehen und schnell iterieren mussten, wenn wir mit den Top-Talenten mithalten wollten. Markforged-Drucker haben uns während des gesamten Prozesses geholfen, intelligenter zu gestalten. Zur Vorbereitung auf die BattleBots-Saison 2019 haben wir über 200 Teile gedruckt. Hier sind vier Bereiche, in denen die Drucker uns geholfen haben, schnell und effizient zu arbeiten:

Prototyping

Valkyrie ist ein schlanker Roboter mit vielen seltsam geformten Geometrien, die in Kombination dazu führen, dass alles gerade noch hineinpasst. Bevor wir mit der Herstellung eines neuen Teils des Roboters beginnen, drucken wir es zuerst und installieren das gedruckte Teil am Roboter, um sicherzustellen, dass es so passt, wie wir es brauchen.

Werkzeuge und Vorrichtungen

‍ Da viele der Elemente von Valkyrie komplexe Konturen oder zusammengesetzte Winkel aufweisen, haben wir 3D-gedruckte Teile für die Werkstückspannung verwendet, um die von uns bearbeiteten Komponenten bei der Herstellung richtig einzustellen. Dies reichte von weichen Backen für die Bearbeitung von Kettenrädern über Bohrlehren zum Ausrichten und Gewindeschneiden von Löchern in den Rahmen bis hin zu Indexierlehren für die Arbeitsvorbereitung.

Endverbraucherteile

Valkyrie hat 55 3D-gedruckte Teile aus verschiedenen Materialien installiert. Zwölf dieser Teile waren aus Metall – hauptsächlich Halterungen und Stützen, die mit der Panzerung oder den Motoren verbunden waren, um die Steifigkeit zu erhalten. Neun Teile waren Onyx FR, um Teile vor jedem der Flammenwerfer-Bots zu schützen, die wir bekämpfen könnten. Die verbleibenden 34 mit Endlosfasern verstärkten Teile umfassten stoßfeste Elektronikgehäuse, Staubabdeckungen und strukturelle Stützen, die eine Schlüsselrolle dabei spielten, die Valkyrie während eines Kampfes funktionsfähig zu halten.

Mit einer strengen Gewichtsbeschränkung und einem engen Bauzeitplan ermöglichten Markforged-Drucker unserem Team, einen Großteil der Fertigung zu entlasten, damit wir uns auf andere anstehende Aufgaben konzentrieren konnten, um den Roboter zum Laufen zu bringen. Wir wussten, dass wir robuste, zuverlässige Teile herstellen können, die der BattleBox standhalten – bei all unseren Kämpfen im Jahr 2018 ging nur ein Teil kaputt. Viele der Teile haben uns geholfen, an kritischen Stellen Gewicht zu sparen, indem sie die optimale Geometrie haben, die für die Leistung erforderlich ist.

Reparaturen und Verbesserungen vor Ort

Meiner persönlichen Meinung nach gibt es kein perfektes BattleBots-Design – es gibt immer Raum für Verbesserungen und Iterationen, unabhängig von Ihrer Erfahrung. Wie gut ein Design funktioniert, lernt man nur in der BattleBox. Es wird erwartet, dass Dinge während Kämpfen unerwartet scheitern, daher sind die besten Roboter die mit vielen Kämpfen:Ihre Erbauer haben viele Fehlermodi entdeckt und behoben. Einige dieser Korrekturen werden oft im laufenden Betrieb durchgeführt, wobei Lösungen aus Schrott zusammengehackt werden. Andere werden dokumentiert und für die nächste Saison umgesetzt.

Beim Wettbewerb stellte Markforged 4 Drucker zur Verfügung, um die 67 Teams, die in dieser Saison antraten, zu unterstützen. Mit einer 1-2-tägigen Bearbeitungszeit zwischen den Kämpfen konnten die Teams Probleme mit ihren Robotern identifizieren, Lösungen entwerfen, diese ausdrucken und vor dem nächsten Kampf auf ihrem Roboter installieren. Anstatt vorübergehende Reparaturen vorzunehmen oder sich während der gesamten Saison mit Konstruktionsfehlern abfinden zu müssen, konnten die Teams dauerhafte Teile mit der benötigten Festigkeit herstellen, indem sie entweder Ersatzdrucke oder Modifikationen drucken, um die Roboter für die nächsten Kämpfe weiter zu verbessern - die Roboterleistung wurde also tatsächlich verbessert wie die Saison weiterging. Insgesamt haben wir dort über 160 Teile für 29 der Teams gedruckt.

Alles in allem hat uns die Verwendung von Markforged ermöglicht, die Grenzen von Valkyries Design zu erweitern. Wir konnten schnell iterieren und verbessern, neue Konzepte testen und mehr aus dem machen, was wir hatten, um ein leistungsstarkes, schlankes Design zu schaffen. Fangen Sie BattleBots freitags auf dem Discovery Channel ab dem 7. Juni um 20:00 Uhr oder mittwochs auf dem Science Channel ab dem 12. Juni um 20:00 Uhr. Schalten Sie ein, um zu sehen, wie Valkyrie abschneidet!