バトルボットにMarkforged3Dプリンターを使用する

BattleBotsは、危険に満ちたアリーナであるバトルボックスで戦う250ポンドのリモコン付きマシンをチームが設計、構築、操作するテレビシリーズです。ショーはコメディセントラルで2000年に始まり、その影響は世界中に広がりました。毎年何十ものアマチュア大会が開催され、誰でも150グラムから250ポンドのサイズのロボットを作って戦うことができます。現在、ショーはディスカバリーチャンネルで放映されており、最新シーズンは6月7日金曜日の午後8時ESTに初公開されます。過去2シーズンで、私はチームValkyrieの一部としてバトルボットを構築して競争する機会がありました。

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ロボットの戦いへの私の興味を継続的に捉えているのは、すべてのクラスに厳しい重量制​​限があるため、無限の設計上の妥協です。より大きなヒットのために武器に重みを追加しますか？より良い防御のために鎧を着るには？より多くの電力のための電子機器？各設計では、最適な設計と見なすものを構築するために、ウェイトバジェットのバランスを慎重にとる必要があります。私は2016年にロボット戦闘コミュニティに参加し、Foiledと呼ばれる1ポンドのロボットから始めました。当初はMarkforgedパーツの耐久性をテストするための楽しいサイドプロジェクトでしたが、私は徐々にロボットファイティングに参加し、過去3年間で15以上の大会に出場しました。ボストン地域のエンジニアのチームの一員として、1ポンドから30から250の範囲のロボットを構築し、最終的にはバトルボットの2018年シーズンにヴァルキリーと一緒に着陸しました。

ロボットがスケールアップするときは、ボットが空中に12フィート投げられるか、35,000ポンドの力で押しつぶされるか、2,000RPMで回転する60ポンドのディスクで粉砕される準備をする必要があります。バトルボットには、250ポンドの厳格な重量制限があります。このサイズでは、ロボットは多くの場合、鋼製の武器と鎧を備えたアルミニウム製または鋼製のフレームを備えています。たとえば、ヴァルキリーの武器はAR500鋼から切り出されています。これは、除雪車や装甲車両に使用されているものと同じ素材です。したがって、スケールのバランスを正しくとらないと、妥協がより重要になり、より高価になります。

ロボットのある領域で節約された重量は、別の領域に適用できます。たとえば、より軽い駆動列はより厚い装甲を意味する可能性があり、それはロボットにより良い防御オプションを与えます。しかし、すべてが他の方法でも合計されます。より重い武器に焦点を当てる場合は、駆動列のサポート要素を犠牲にする必要があります。これにより、モーターの故障率が高くなる可能性があるため、予備のモーターを追加購入する必要があります。より軽いフレームを目指している場合は、材料と製造により多くの費用をかけ、より多くのお金と時間を費やし、部品が壊れた場合に再現しにくくする必要があるかもしれません。これが、2018年にValkyrieの設計と構築を開始し、バトルボットの2019シーズンの設計をさらに改善するときにMarkforgedに目を向けた理由です。

Markforgedプリンターは、部品の特定のニーズに応じて選択できる幅広い材料を提供しました。いずれの場合も、Markforgedを使用すると、より重い材料とより時間のかかる製造方法で製造する必要があった場合よりも、最適化された軽量のコンポーネントを設計できました。電子機器用の耐衝撃性のKevlar®エンクロージャー、重量の何分の1かのアルミニウムと同じくらい強い部品、またはロボットの低クリアランススペースに押し込むための形状が最適化された金属ブラケットを印刷できます。

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これらすべてのケースで、重量を節約しながら強度を維持することができました。 Valkyrieは、3D印刷を行わない、より小さく、より弱いロボットになります。シーズンの準備に数週間しかかからなかったので、高速で自動化された製造方法は、私たちの肩に大きな負担をかけました。部品を自分で作ることを心配せずにプリンターに送りました。つまり、溶接、機械加工、テスト、組み立てなどの人間の本質的なタスクに集中する時間が増えました。それはまた、私たちがより多くの睡眠を得たことを意味しました。

何十年にもわたって競争してきた多くのビルダーと比較して比較的新しいチームとして、一流の才能に匹敵するためには、迅速に行動し、迅速に反復する必要があることを私たちは知っていました。 Markforgedプリンターは、プロセス全体を通してよりスマートに設計するのに役立ちました。バトルボットの2019シーズンに備えて、200以上のパーツを印刷しました。プリンタが迅速かつ効率的に作業するのに役立った4つの分野は次のとおりです。

プロトタイピング

ヴァルキリーは、多くの奇妙な形の形状を備えた洗練されたロボットであり、組み合わせると、すべてがかろうじて中に収まります。ロボットの新しい部品の製造を開始する前に、まずそれを印刷し、印刷した部品をロボットに取り付けて、必要な方法でフィットすることを確認します。

ツーリングとフィクスチャ

‍ ヴァルキリーの要素の多くは複雑な輪郭や複合角度を含んでいるため、3D印刷されたパーツをワークホールディングに使用して、コンポーネントを作成するときに正しく加工するように設定しました。これは、スプロケットを機械加工するためのソフトジョーから、フレームの穴を揃えてタップするためのドリルジグ、ジョブセットアップのためのインデックスジグにまで及びました。

最終用途部品 ‍

ヴァルキリーには55の3D印刷部品が取り付けられており、さまざまな素材で作られています。それらの部品のうち12個は金属製でした。主に、剛性を維持するために鎧やモーターと接続するブラケットとサポートです。 9つのパーツは、私たちが戦う可能性のある火炎放射器ボットからパーツを保護するためのOnyxFRでした。残りの34個の連続繊維強化部品には、耐衝撃性の電子機器ケーシング、防塵カバー、および戦闘中にヴァルキリーの機能を維持する上で重要な役割を果たした構造サポートが含まれていました。

厳格な重量制限と厳しいビルドスケジュールにより、Markforgedプリンターを使用すると、チームは多くの製造をオフロードできるため、ロボットを動作させるために手元にある他のタスクに集中できます。バトルボックスで持ちこたえるタフで信頼性の高いパーツを作成できることはわかっていました。2018年のすべての戦いで、壊れたパーツは1つだけでした。パーツの多くは、実行に必要な最適なジオメトリになるように設計することで、重要な場所の重量を節約するのに役立ちました。

オンサイトでの修理と改善

私の個人的な意見では、完璧なバトルボットの設計はありません。経験に関係なく、常に改善と反復の余地があります。デザインがどれだけうまく機能するかを知る唯一の方法は、バトルボックスです。戦闘中に物事が予期せず失敗することが予想されるため、最高のロボットは、ベルトの下で多くの戦闘が行われるロボットです。ビルダーは、多くの障害モードを発見して解決しました。これらの修正の一部は、多くの場合、その場で行われ、ソリューションはスクラップから一緒にハッキングされます。他のものは、次のシーズンのために文書化され、実装されます。

大会では、Markforgedは今シーズンに出場した67チームをサポートするために4台のプリンターを提供しました。戦闘の間に1〜2日のターンアラウンドがあれば、チームはロボットの問題を特定し、ソリューションを設計し、印刷して、次の戦闘の前にロボットにインストールすることができます。チームは、シーズン全体を通して一時的な修理を行ったり、設計上の欠陥を解決したりする代わりに、次の一連の戦いのためにロボットをさらに改善するために、交換または変更を印刷することで、必要な強度で永続的な部品を作成できます-したがって、ロボットのパフォーマンスは実際に向上しましたシーズンが進むにつれて。全体として、29のチームの160以上のパーツを印刷しました。

全体として、Markforgedを使用することで、Valkyrieの設計の限界を押し上げることができました。反復してすばやく改善し、新しい概念をテストし、強力で洗練されたデザインを作成するために必要なことをさらに実行することができました。 6月7日午後8時からディスカバリーチャンネルで金曜日にバトルボットをキャッチするか、6月12日午後8時からサイエンスチャンネルで水曜日にバトルボットをキャッチします。ヴァルキリーの運賃をご覧ください！