Usando impressoras 3D Markforged para BattleBots
BattleBots é uma série de televisão em que equipes projetam, constroem e operam máquinas de 250 lb com controle remoto que lutam em uma arena repleta de perigos - o BattleBox. O show começou em 2000 na Comedy Central, e seu impacto se espalhou pelo mundo todo. Dezenas de competições amadoras ocorrem todos os anos, onde qualquer um pode construir e lutar contra robôs de 150 gramas a 250 libras. Agora, o programa vai ao ar no Discovery Channel, com sua mais nova temporada estreando nesta sexta-feira, 7 de junho às 20h EST. Nas últimas duas temporadas, tive a oportunidade de construir e competir em BattleBots como parte da equipe Valkyrie.
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O que continuamente captura meu interesse na luta de robôs é o compromisso infinito de design, porque cada classe tem um limite de peso rígido. Você adiciona peso às armas para golpes maiores? Para uma armadura para uma melhor defesa? Eletrônica para mais potência? Em cada projeto, você deve equilibrar cuidadosamente seu orçamento de peso para construir o que você vê como o projeto ideal. Entrei na comunidade de lutadores de robôs em 2016, começando pequeno com um robô de meio quilo chamado Foiled. Inicialmente apenas um divertido projeto paralelo para testar a durabilidade das peças Markforged, eu lentamente me tornei mais e mais envolvido na luta de robôs, competindo em mais de 15 competições nos últimos 3 anos. Como parte de uma equipe de engenheiros da área de Boston, construímos robôs que variam de 1 libra a 30 a 250 e, eventualmente, conseguimos uma vaga na temporada 2018 do BattleBots com Valkyrie.
Quando os robôs aumentam de escala, você precisa se preparar para que seu robô seja lançado a 3,6 metros de altura, esmagado por uma força de 35.000 libras ou esmagado por um disco de 60 libras girando a 2.000 RPM - e ainda trabalhar depois. BattleBots tem um limite estrito de peso de 250 libras. Nesse tamanho, os robôs costumam ter armações de alumínio ou aço, com armas e armaduras de aço. A arma de Valquíria, por exemplo, é cortada em aço AR500 - o mesmo material que eles usam para limpadores de neve e veículos blindados. Portanto, o compromisso se torna mais importante e mais caro se você não equilibrar a balança corretamente.
Qualquer peso salvo em uma área do robô pode ser aplicado a outra. Por exemplo, um sistema de transmissão mais leve pode significar uma armadura mais espessa, o que dá ao robô melhores opções de defesa. Mas tudo também se soma de outras maneiras. Se você se concentra em uma arma mais pesada, pode precisar sacrificar os elementos de suporte de seu trem de força, o que pode aumentar a taxa de falha do motor, então você precisa comprar mais motores sobressalentes. Se você se empenhar por uma moldura mais leve, talvez precise gastar mais com materiais e fabricação, ocupando mais dinheiro e tempo e tornando a peça mais difícil de reproduzir, caso ela se quebre. É por isso que olhamos para Markforged quando começamos a projetar e construir Valkyrie em 2018, e melhorar ainda mais o design para a temporada 2019 de BattleBots.
As impressoras Markforged forneceram uma ampla variedade de materiais para escolher, dependendo das necessidades específicas da peça. Em cada caso, a Markforged nos permitiu projetar componentes otimizados e leves do que teríamos para produzir com materiais mais pesados e métodos de fabricação mais demorados. Poderíamos imprimir gabinetes de Kevlar® resistentes a choques para nossos eletrônicos, peças tão fortes quanto alumínio em uma fração do peso ou suportes de metal com geometria otimizada para encaixar em espaços com pouca folga no robô.
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Em todos esses casos, conseguimos economizar peso, mas conservamos a força. Valquíria seria um robô menor e mais fraco sem a impressão 3D. Tínhamos apenas algumas semanas para nos preparar para a temporada, então qualquer método de fabricação rápido e automatizado era um grande fardo sobre nossos ombros. Enviamos as peças para as impressoras sem ter que nos preocupar em fazermos nós mesmos, o que significa que tínhamos mais tempo para nos concentrar nas tarefas essenciais para o ser humano, como soldagem, usinagem, testes e montagem. Também significou que dormimos mais.
Como uma equipe relativamente nova em comparação com muitos construtores que competem há décadas, sabíamos que precisávamos nos mover rapidamente e iterar rapidamente se quiséssemos igualar o talento de primeira linha. As impressoras Markforged nos ajudaram a criar um design mais inteligente em todo o processo. Para nos prepararmos para a temporada 2019 de BattleBots, imprimimos mais de 200 peças. Aqui estão quatro áreas em que as impressoras nos ajudaram a trabalhar com rapidez e eficiência:
Prototipagem
Valkyrie é um robô elegante com muitas geometrias de formatos estranhos que, quando combinadas, dificilmente cabem dentro dele. Antes de começar a fabricar qualquer nova parte do robô, primeiro a imprimimos e instalamos a parte impressa no robô para ter certeza de que se encaixa do jeito que precisamos.
Ferramentas e acessórios
Visto que muitos dos elementos de Valquíria envolvem contornos complexos ou ângulos compostos, usamos peças impressas em 3D para fixação para definir os componentes que usinamos corretamente quando os fabricamos. Isso variava de mandíbulas macias para engrenagens de usinagem a gabaritos de perfuração para alinhar e fazer furos na estrutura e gabaritos de indexação para configuração de trabalho.
Peças de uso final
Valkyrie possui 55 peças impressas em 3D, fabricadas nos mais diversos materiais. Doze dessas peças eram de metal - principalmente suportes e suportes que faziam interface com a armadura ou motores para manter a rigidez. Nove peças eram Onyx FR para proteger as peças de qualquer um dos bots lança-chamas que possamos combater. As 34 partes reforçadas com fibra contínua restantes incluíam invólucros eletrônicos resistentes a choques, protetores contra poeira e suportes estruturais que desempenhavam um papel fundamental em manter Valquíria funcional durante uma luta.
Com um limite de peso estrito e um cronograma de construção apertado, as impressoras Markforged permitiram que nossa equipe se livrasse de grande parte da produção, para que pudéssemos nos concentrar em outras tarefas para fazer o robô funcionar. Sabíamos que poderíamos criar peças resistentes e confiáveis que resistiriam ao BattleBox - em todas as nossas lutas em 2018, apenas uma parte quebrou. Muitas das peças nos ajudaram a economizar peso em locais críticos, projetando-os para ter a geometria ideal necessária para o desempenho.
Reparos e melhorias no local
É minha opinião pessoal que não existe um design de BattleBots perfeito - sempre há espaço para melhorias e iterações, não importa a sua experiência. A única maneira de saber como um design funciona bem é na BattleBox. Espera-se que as coisas falhem inesperadamente durante as lutas, então os melhores robôs são aqueles com muitas lutas sob seus cuidados:seus construtores descobriram e resolveram muitos modos de falha. Algumas dessas correções costumam ser feitas na hora, com soluções hackeadas a partir de recados. Outros são documentados e implementados para a próxima temporada.
Na competição, a Markforged forneceu 4 impressoras para apoiar as 67 equipes que competiram nesta temporada. Com um tempo de retorno de 1-2 dias entre as lutas, as equipes poderiam identificar problemas com seus robôs, projetar soluções, imprimi-las e instalá-las em seus robôs antes da próxima luta. Em vez de fazer reparos temporários ou ter que se contentar com falhas de design durante toda a temporada, as equipes poderiam fazer peças duradouras com a força de que precisavam, imprimindo substituições ou modificações para melhorar ainda mais os robôs para o próximo conjunto de lutas - portanto, o desempenho do robô realmente melhorou à medida que a temporada avançava. No total, imprimimos mais de 160 peças para 29 das equipes presentes.
Em suma, usar o Markforged nos permitiu ultrapassar os limites do design de Valquíria. Poderíamos iterar e melhorar rapidamente, testar novos conceitos e fazer mais com o que tínhamos para criar um design poderoso e elegante. Assista aos BattleBots às sextas-feiras no Discovery Channel, começando em 7 de junho às 20h, ou às quartas-feiras no Science Channel, começando em 12 de junho às 20h. Sintonize para ver como está a Valquíria!
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