Como projetar refletores parabólicos, hiperbólicos e elípticos para impressão 3D

Neste artigo, mostramos como você pode projetar refletores parabólicos a partir dos primeiros princípios com qualquer software CAD.

Aplicativos

Os refletores são usados ​​em aplicações como iluminação industrial, holofotes de palco, iluminação doméstica, coleta de sinal em antenas, microfones direcionais, caixas de som, aquecedores infravermelhos, sensores de ultrassom, etc.

As formas geométricas comuns usadas são esférica, elipsoidal, parabolóide e hiperbolóide. Essas formas são seções cônicas simples. Os refletores usam qualquer uma dessas formas ou, às vezes, uma combinação dessas formas para aumentar a eficácia da coleta e transmissão do sinal.



Todos eles têm características diferentes. Essas formas geométricas podem ser usadas de forma adequada para aumentar a eficácia do projeto. Por exemplo, um refletor parabólico irá gerar feixes paralelos quando a fonte está no ponto focal. Discutiremos o projeto de refletores / coletores parabólicos e sua impressão 3D. Qualquer forma de seção cônica pode ser projetada e impressa em 3D com recursos adicionais, usando princípios semelhantes.

Das equações ao CAD

Modelagem no Autodesk Fusion 360

Aqui está uma maneira de modelar no Autodesk Fusion 360 a partir dos primeiros princípios.

Andrew Sears, do suporte da Autodesk, mencionou esse método no fórum do usuário Fusion360. Eu expliquei as etapas envolvidas com mais detalhes.

As etapas do projeto no Autodesk Fusion 360 são baseadas no espaço disponível. Podemos começar com alguns parâmetros básicos como o diâmetro D e altura h . Vamos considerar D =80 e h =30 .

Etapa 1
Construa um triângulo com Base =D =80 e height =2h =60 .

Desenhe uma linha do ponto médio da base que é perpendicular à hipotenusa. Vamos chamar esse deslocamento de distância e medi-lo. Neste caso, é distance =33.282 .



Etapa 2
Revolve a área delimitada pela hipotenusa, base e eixo em torno da linha do eixo para gerar um corpo cônico.

Gere um plano tangente e copie (ou mova) pela distância de deslocamento (33.282) de forma que ele passe pela interseção da linha de distância de deslocamento e a linha de base e divida o corpo.

Etapa 3
O plano de divisão tem a parábola que precisamos. Agora copiamos a curva parabólica e compensamos a curva externa para a espessura necessária (digamos 3 mm) e giramos a seção para obter o refletor parabólico com o qual começamos.

Do CAD ao protótipo

A impressão 3D é uma ótima maneira de obter desde a validação do projeto até o teste funcional e a fabricação de pequenos lotes.

Você também pode levar em consideração a estética, a facilidade de impressão, os arranjos de montagem, etc., conforme itera com seu provedor de serviços de impressão 3D. Aqui está um exemplo de um refletor parabólico com acessório de montagem integrado.



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Este artigo foi originalmente escrito por K. Padmanabhan, CEO e fundador da Stratnel Technologies LLP e nós o republicamos com a permissão deles.