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以3D 打印實現碳酸化系統功能的水瓶原型

日期:2022/03/29 發佈者: 流覽次數:376


Spark To go 致力於打造一種既方便消費者又環保的新型水瓶系統。

這家總部位於慕尼黑的初創公司的兩位聯合創始人最初提出了一種碳酸化系統的想法,該系統非常小,可以放入普通水瓶中,隨時隨地生產蘇打水。

將這個想法發展成產品需要具有復雜結構、小細節和高強度的原型,以承受非常高的壓力。配備了 Form 3 SLA 打印機,他們找到了一種方法來以成本和時間有效的方式構建這種複雜設計理念的功能原型。

我們採訪了 Spark To Go 的創始人之一 Pieter Prinsloo,講述了他和他的聯合創始人 Luke Patruno 如何追求他們的使命,即提供一種更可持續的塑料瓶裝蘇打水替代品。

繼續閱讀以了解 Spark To Go 如何利用 Form 3 立體光刻 (SLA) 打印機在短短兩天內從概念到最終原型,從而大大降低了他們的時間和原型製作成本。

讓氣泡不浪費

“德國消費者在 2020 年喝了超過 100 億升的蘇打水。這是美國的九倍,而美國祇有三分之一的人口。所以德國真的是一個特別適合喝蘇打水的地方,”普林斯洛說。

然而,瓶裝水行業是一次性塑料的主要貢獻者,極大地污染了環境。碳酸水領域的一個可能解決方案:家庭碳酸化系統。它們旨在在幾秒鐘內將自來水變成蘇打水,在世界範圍內越來越受歡迎。

作為其 MBA 期間對世界產生積極影響的產品創新項目的一部分,Patruno 提出了一個迷你碳酸化系統的想法。他的設計方案需要將一個由氣壓驅動的小型二氧化碳 (CO2) 墨盒安裝在瓶子內,只需按一下按鈕即可將二氧化碳注入水中。這將允許消費者在旅途中連續數天飲用蘇打水,而無需重新購買一次性塑料瓶。

“你可以在任何地方用普通的自來水裝滿它,然後加入碳酸水和蘇打水,這些水總是新鮮和起泡的,”帕特魯諾說。



從紙上的 2D 草圖到最初的瓶蓋設計之一,使用 Tough 2000 Resin 進行 3D 打印

盧克和彼得於 2019 年在慕尼黑工業大學主辦的一次創業活動中相識。 Spark To Go 成立於 2020 年,由他們共同創業的熱情和手頭的創新而可持續的理念匯聚在一起,目標是生產基於 Patruno 設計的碳酸化系統。

Spark To Go 原型水瓶,頂部採用 Tough 2000 樹脂印刷在 Form 3 上,然後上漆

選擇正確的技術

為了將他們最初的想法從計算機上的 2D 文件轉化為 3D 原型,Pieter Luke Formlabs 的合作夥伴 Beta2Shape 密切合作。

Cap 和碳化機制按鈕在 Form 3 上使用 Tough 2000 Resin 製作原型,然後塗漆

為了滿足他們對微型碳酸化系統原型的特定技術要求,他們比較了不同的 3D 打印技術。

“我在 Beta2Shape 工作了很短的時間,在那裡我獲得了很多關於 3D 打印和不同技術的知識。這也是我真正可以直接比較 FDM SLA 的地方,”Pieter 說。

“我們需要非常強大的東西,因為在我們的應用中,我們承受著極高的壓力。它需要水密和氣密,這基本上排除了現有的任何 FDM 技術。小墨盒內的壓力約為 60 bar(大氣壓的 60 倍)。當氣體膨脹時,溫度會一路下降到零下 20 攝氏度,這是我們在其中一些部件上測量到的最冷溫度。當我看到你們提供的工程材料系列時,這確實是吸引我們關注 Formlabs 系列的原因” Pieter Prinsloo

年輕的企業家決定使用 Formlabs SLA 打印機,使他們能夠對功能部件進行真正的快速原型製作,並在整個產品開發階段繼續與 Beta2Shape 密切合作。作為一家剛接觸 3D 打印的小型企業,Beta2Shape 的支持和專業建議對入門非常有幫助。它還使他們能夠直接比較當地商店的各種樹脂,並根據他們的要求評估它們。

在嘗試了 Formlabs 材料庫中的幾種樹脂後,Tough 2000 Resin 證明自己的強度足以承受壓力和溫度,同時提供合適的尺寸穩定性和精度。

根據他們對 Beta2Shape 的測試,該團隊購買了他們的第一台 Form 3,並開始開發和迭代他們的碳酸化系統和瓶子設計。

Form 3 讓他們能夠在很短的時間內製作原型,同時 100% 控制調整和後處理細節。 他們使用 Tough 2000 Resin 打印了原型瓶的吹嘴和碳酸化系統。

使用 Form 3 進行快速原型製作——最好和最努力的員工

為內部瓶子打印複雜吹嘴和碳化機制的不同迭代是小型初創公司的主要財務優勢。 用金屬製造完整的瓶子是一項巨大的投資,3D 打印組件幫助他們盡可能地節省資金。

“目前,我正在開發原型的第 14 次迭代。 我查了一下,在一年半多的時間裡,我們在這台打印機上完成了超過 2,500 小時的 3D 打印。 所以它是我們目前最好、最努力的員工“Pieter Prinsloo

24 小時內從 2D 3D

為了生產準備好向投資者展示或進行 alpha 測試的功能原型,Pieter Luke 購買了完整的 Formlabs 生態系統,其中包括 Form Wash Form Cure

使用 Form 3Form Wash Form Cure Spark To Go 車間設置打印場

[對於瓶子的系統頂部],我們擁有 100% 3D 打印的功能原型,”Pieter 說。

由於使用 Form Cure 的後固化步驟,Tough 2000 Resin 的機械性能能夠達到最佳水平,這意味著它具有作為功能齊全的原型的拉伸強度和模量,可以承受彎曲、衝擊和 反複使用。

節省時間和成本

“我們已經設法縮減 [創建原型的時間],我們可以在 12 小時內打印出一套完整的新零件。但是我們仍然需要進行後期處理。因此,假設在兩天或 48 小時內,我們可以對原型進行全新的迭代,”Pieter 說。

Form 3 的快速原型製作速度與將原型外包給金屬製造商的傳統方法形成鮮明對比。由於他們正在考慮完全用金屬製造 Spark To Go 瓶,因此他們在開發之旅的開始就嘗試了這一點。

他們迅速恢復信任 Formlabs 3D 打印機的兩個決定性原因是:

時間:Spark To Go 瓶的一個外包原型需要長達 8 週的時間,而 Form 3 需要 48 小時。他們無法承受總共 14 種不同設計原型的關鍵時間。

金錢:一個外包原型的成本相當於一台全新的 Form 3 打印機。

通過 3D 打印走向生產

在涉及六個原型瓶的 alpha 測試之後,Spark To Go 的下一步是在投入生產和在市場上推出創新產品之前開展眾籌活動。

在投入生產之前發送給外部用戶進行 alpha 測試的 5 個原型

Formlabs 的硬件、材料和軟件使 Spark To Go 能夠加速其迭代過程並大幅降低原型製作成本。 這些時間和成本節省使他們能夠擴展其產品線,並創新新的解決方案和產品,為更可持續的未來做出貢獻。

“我們創辦這家公司的原因是真正嘗試為人們提供瓶裝水的替代品,這樣當您外出時,您就不必總是從商店購買瓶子。 我們也將其視為一家可以發展到其他一次性塑料領域的公司,”Pieter 在陳述他們對未來的意圖時說。

Pieter 強調,3D 打印已成為 Spark to Go 業務發展的重要組成部分。

“我實際上想說,如果沒有 3D 打印機,我認為任何事情都不可能實現,真的。 所以最大的好處是我們可以非常輕鬆且非常經濟地測試許多不同的想法“Pieter Prinsloo

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