Hoe parabolische, hyperbolische, elliptische reflectoren te ontwerpen voor 3D-printen

In dit artikel laten we u zien hoe u parabolische reflectoren kunt ontwerpen vanaf de eerste principes met elke CAD-software.

Applicaties

Reflectoren worden gebruikt in toepassingen zoals industriële verlichting, podiumspots, huisverlichting, signaalverzameling in antennes, richtmicrofoons, luidsprekerbehuizingen, infraroodstralers, ultrasone sensoren, enz.

De gebruikelijke geometrische vormen die worden gebruikt zijn bolvormig, ellipsvormig, paraboloïdaal en hyperboloïdaal. Deze vormen zijn eenvoudige kegelsneden. Reflectoren gebruiken een van deze vormen of soms een combinatie van deze vormen om de effectiviteit van signaalverzameling en -overdracht te vergroten.

Ze hebben allemaal verschillende kenmerken. Deze geometrische vormen kunnen op de juiste manier worden gebruikt om de effectiviteit van het ontwerp te vergroten. Een parabolische reflector genereert bijvoorbeeld parallelle bundels wanneer de bron zich in het brandpunt bevindt. We bespreken het ontwerpen van parabolische reflectoren/collectoren en het 3D-printen ervan. Elke conische sectievorm kan worden ontworpen en 3D-geprint met extra functies, met vergelijkbare principes.

Van vergelijkingen naar CAD

Modellen in Autodesk Fusion 360

Hier is een manier om in Autodesk Fusion 360 te modelleren vanuit de eerste principes.

Andrew Sears van Autodesk-ondersteuning noemde deze methode op het Fusion360-gebruikersforum. Ik heb de betrokken stappen in meer detail uitgelegd.

De ontwerpstappen in Autodesk Fusion 360 zijn gebaseerd op de beschikbare ruimte. We kunnen beginnen met enkele basisparameters zoals de diameter D en hoogte h . Laten we eens kijken naar D=80 en h=30 .

Stap 1
Construeer een driehoek met Base=D=80 en height=2h=60 .

Trek een lijn vanaf het middelpunt van de basis die loodrecht op de hypotenusa staat. Laten we deze offset afstand noemen en meet het. In dit geval is het distance=33.282 .

Stap 2
Draai het gebied omsloten door hypotenusa, basis en as rond de aslijn om een ​​kegelvormig lichaam te genereren.

Genereer een raakvlak en kopieer (of verplaats) het over de offset-afstand (33.282) zodat het door het snijpunt van de offset-afstandslijn en de basislijn gaat en het lichaam splitst.

Stap 3
Het splijtvlak heeft de parabool die we nodig hebben. We kopiëren nu de parabolische curve en verschuiven de curve naar buiten voor de vereiste dikte (zeg 3 mm) en draaien de sectie om de parabolische reflector te krijgen waarmee we zijn begonnen.

Van CAD tot prototype

3D-printen is een geweldige manier om van ontwerpvalidatie te komen, via functionele tests en het vervaardigen van kleine batches.

U kunt ook rekening houden met esthetiek, printgemak, montage-arrangementen enz. terwijl u itereert met uw 3D-printserviceprovider. Hier is een voorbeeld van een parabolische reflector met geïntegreerde montagevoorziening.

Stratnel biedt ontwerpadvies en printservices en stelt ontwerpers in staat additieve fabricage te gebruiken om snel te handelen en meer gedaan te krijgen.

Dit artikel is oorspronkelijk geschreven door K. Padmanabhan, CEO en oprichter van Stratnel Technologies LLP en we hebben dit met hun toestemming opnieuw gepubliceerd.