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Xometry注塑成型技术帮助弓箭手瞄准、射击并击中目标

在Xometry注塑成型能力的帮助下,弓箭手业余爱好者Keith Shetler通过创建一个名为Tuning Forks™的弓箭对准工具解决了一个复杂的问题

五年前,马萨诸塞州的弓箭手爱好者Keith Shetler开始寻找一种更精确地校准弓肢对齐的方法。他的想法是创造一种工具,可以验证弦是否在弓的三维中心。由于该工具有助于弓弦调准,并且看起来像同名的音乐工具,因此他将这对工具称为Tuning Forks™。这个工具将解决许多弓箭手面临的一个问题:如果弓弦、弓把和弓臂没有正确对齐,即使是最好的弓箭手也会发现自己在调准时失去了标记。

弓箭基本结构

虽然将弓弦与弓的中心对齐听起来很简单,但对齐要复杂得多。事实上,弓箭手使用眼睛根据对两个点的感知来估计弓弦的位置。许多弓箭手使用遮蔽胶带在四肢的中心放置笔点,以帮助他们对齐弓弦,但由于视差效应,这种方法容易倾斜。 视差效应是由于观察者的位置变化而引起的物体的明显运动。在射箭过程中,简单地闭上一只眼睛或改变一个人对弓的抓握可能导致平面引导点向右或向左跳跃。仅仅依靠他们的眼睛,弓箭手可以在无意中引入一个微小的肢体扭曲,然后在70米(奥运会标准)的射击过程中被放大。此外,由于弓上有许多可调节部件,卖方可能无法正确校准。

弓形扭转的示范。照片由Earlyhuman, LLC提供

消除弓箭对齐错误可以帮助弓箭手加快调整过程。当他们能够快速和直观地进行调整时,弓箭手可以快速射击,并增加他们对装备的信心。因而,经过良好校准的弓可以提高命中的一致性。

Keith着手创建校准工具。在为业余爱好者提供的免费CAD软件Fusion 360的帮助下,他设计了Tuning Forks,将其连接到弓箭的上下肢,并向弓箭手伸出。通过提供肢体中心的3D(而不是2D)参考,弓形附件将显示肢体的真实中心——肢体平面。看到肢体平面也可以帮助弓箭手纠正由视差效应引起的视觉感知错误。由于圆点现在将根据肢体运动而不是弓箭手自己的位置移动,因此任何未对准都将是明显的,并且可以快速纠正。

附在弓的上部的两个Tuning Forks之一。图片由Earlyhuman, LLC提供

在Keith开始迭代3D打印后,他在设计阶段逐渐达到了一个相对静止的状态。他在一个射箭论坛上对自己的发明产生了兴趣,并发现了很高的需求,特别是因为市场上没有(现在也没有)任何同类的射箭工具。Keith在Kickstarter上发起了一项活动,成功地从245名支持者那里筹集了13,000美元,并为他的企业起了一个名字:Earlyhuman, LLC。

现在Keith已经准备好投入生产了。他知道他必须探索其他制造技术,因为没有3D打印过程——不是熔融沉积建模,不是选择性激光烧结,不是粘合成型——可以满足他的产品要求。

他将他的Tuning Forks的市场价值定为每对29美元,并据此在Kickstarter上推广他的活动。然而,使用3D打印技术,最低生产成本约为每副30美元,这将使Keith无法生产手提箱或装饰叉子,更不用说盈利了。此外,Keith需要更精细和无孔的表面处理,这样他就可以进行彩色处理。

考虑到成本和质量,Keith四处寻找一家可以执行短期生产的制造商,最终选定了Xometry.Keith之前已经成功地用Xometry 3D打印了SLS原型,并被他们的Instant Quoting Engine℠(即时报价引擎)的易用性所吸引。

Xometry的现代设计和最新的网络集成表明该公司正在为客户着想。Xometry正在对技术进行投资,以使客户的生活更轻松,并使流程更快。

Keith Shetler,EarlyHuman,LLC的创始人和所有者

他还喜欢观看Xometry应用工程师在Xometry的工程视频中进行实验和讨论可制造性设计方法,所以他伸出了手。

当Keith开始与销售和应用程序工程团队交谈时,他向Xometry寻求帮助,因为他是一名训练有素的视频游戏软件开发人员和营销人员。“我的工作是数字化的——这是我的领域——所以这是我第一个尝试制作实体产品的项目,我有很多东西要学。”

一旦他解释了他的项目目标,Xometry团队和Keith就决定将注塑成型作为最佳制造选择。通过注塑成型,他的零件以低得多的单位成本报价,即使加上模具成本。这为他留下了购买配件的钱,并为他的辛勤工作带来了潜在的利润。“考虑到Tuning Forks的估计市场价值,注塑成型比其他任何方法都更有意义。”此外,未来扩大生产规模的能力,以及生产具有统一和严格公差的可重复设计的能力,增强注塑成型是最佳选择。

当他们开始优化Keith的设计时,出现了各种制造方面的考虑:Tuning Forks需要承受低至40度的温度,以便在较低的温度下对外部进行调谐,而高达300度的温度则可以让Keith将表面装饰固化到部件上(并承受夏季汽车内部的热量)。他还需要Tuning Forks来承受使用和运输过程中的拉扯、弯曲和翻滚。 对于第一次样品运行(通常称为T1),团队增加了取芯,由于工具的支腿上有可能出现翘曲,他们决定运行样品以确定翘曲量。Xometry团队很快就发现了翘曲所需的补偿量,因此对于T2,他们对零件测量进行了微调。他们还确保零件可以沿着40到50毫米的大范围弓形宽度弯曲,并增加了臂的半径,以增加零件的稳定性。

Tuning Forks的最终模具。图片由Earlyhuman, LLC提供

最后的Tuning Forks,高115毫米,宽40毫米,由深蓝色,13%玻璃填充尼龙制成,于2019年1月底到达Keith的家门口。他发现,Tuning Forks足够耐用,可以承受粗暴的使用,韧性足够好,可以扣在各种尺寸的琴弓上,并且可以承受32到400度的温度。最终成本只是3D打印零件成本的一小部分,尤其是在整个工具使用寿命期间。

对于Kickstarter的支持者来说,最重要的是,这个工具很有效。Tuning Forks提供了它们设计的易用性。包括Crystal Gauvin在内的世界级弓箭手测试了早期原型:“今年我有机会在室内全国赛上把它们放在我的弓上,我被它的易用性惊呆了,但更重要的是,它能够获得我肢体对齐的真正三维视图。”

通过Tuning Forks实现正确的边缘平面对齐。照片由Earlyhuman, LLC提供

EarlyHuman的Tuning Forks还有助于减少肢体摆动,从而减少18%的振动和噪音。对于初学弓箭手来说,这也可能有助于减少不良姿势造成的弦线拍打的影响,以及随后被称为“弓箭手纹身”的前臂瘀伤。

Tuning Forks™虽然是一个简单的工具,却能解决复杂的问题。弓箭手和教练现在可以清晰轻松地设置弓箭的排列,减少感知错误,并帮助他们获得对装备的信心。这可以导致更大的射击可预测性和准确性。经过5年的工作和近30次迭代,Keith实现了他曾经梦寐以求的目标。

Keith很高兴他选择了Xometry进行注塑成型。知道模具是他一生都要保存的,而且他可以在未来扩大生产规模,这让他感到安心。随着更多客户提出Tuning Forks要求,以及主要射箭供应商和商店的兴趣,Keith计划在其5000个零件的整个生命周期内使用该模具,并正在按计划进行。

Xometry很有帮助,很有耐心,也很棒。整个团队都非常热情,愿意在整个过程中帮助我。

Keith Shetler,EarlyHuman,LLC的创始人和所有者

五个主要原型跨越2013年至2018年。图片由Earlyhuman, LLC提供

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