Melhorando o Senhor Gritador; Um alarme de filamento de 80 decibéis

Criei um protótipo de alarme de filamento de impressora 3D que funcionou, mas o processo também trouxe à tona alguns novos problemas e questões que eu não havia previsto quando comecei. Hoje vou mergulhar mais fundo no processo de prototipagem para obter algumas informações sobre como projetar um problema bem especificado. O que eu criei é um pingente fácil de construir que fica pendurado passivamente no filamento e alerta você se algo sobre isso mudar.

Comecei com a necessidade de saber quando minha impressora 3D estava sem filamento, para que pudesse largar o que estivesse fazendo e inserir um novo carretel de filamento bem no final do carretel anterior. Fazendo isso dentro de quatro minutos após o fim do filamento, a impressão de trabalhos muito grandes pode continuar ininterruptamente. O dispositivo que desenhei chamava-se Mister Screamer.

A ideia é que, se uma impressora 3D for atendida (mas não sob supervisão constante) e o operador estiver preparado para trocar os rolos de filamento quando necessário, não há necessidade de a impressora realizar nenhuma tarefa "inteligente", como pausar a impressão. Desde que haja um meio de disparar um alarme quando o filamento acabar, o operador pode fazer tudo o que for necessário para manter a impressão da máquina ininterrupta, e a própria impressora nem precisa saber.

O protótipo anterior detectava fisicamente o filamento com um interruptor de rolo que acionava uma campainha quando o filamento acabava. Ele teve um teste bem-sucedido, mas revelou alguns novos problemas:

Mesmo que o protótipo anterior fizesse o trabalho que deveria fazer, ficou claro que havia problemas e uma atualização de design era necessária.

Os requisitos fundamentais para Mister Screamer não mudaram muito. As funções do dispositivo são:

Outros elementos do design funcionaram bem o suficiente para serem mantidos e permanecem praticamente inalterados:

As lições da construção e teste do primeiro protótipo foram usadas para adicionar os seguintes objetivos de design:

O novo protótipo mantém a mesma função básica, mas com uma abordagem totalmente diferente. O dispositivo agora é sensível à orientação e detecta o filamento real apenas indiretamente. Ele foi projetado para ser pendurado por uma corrente de elos esféricos como um pingente.

Enquanto o dispositivo trava, ele fica silencioso. Se cair, o alarme soa até que seja recolhido. Portanto, em operação, ele fica pendurado passivamente no filamento como um pingente ou chaveiro, desde que o filamento seja alimentado na impressora. Assim que o carretel de filamento esvaziar, o dispositivo cai sobre a mesa e aciona o alarme.

O novo sistema muda as tecnologias. Eliminei o interruptor de rolete e o substituí por um interruptor reed. Dentro do invólucro impresso em 3D há um vazio que captura um pequeno ímã de disco. O vazio foi projetado para usar uma forma que mantém o ímã longe do interruptor reed quando pendurado na corrente de esferas, mas coloque o Mister Screamer em uma superfície plana e o ímã ficará perto o suficiente do interruptor para acioná-lo.

Enquanto pendurado verticalmente em sua corrente (seja para armazenamento ou quando pendurado em uma linha de filamentos), o dispositivo é completamente inerte e não consome energia. O invólucro é projetado com lados planos e bordas arredondadas, para que a unidade sempre se acomode para um lado ou para o outro quando cair.

Há algumas outras coisas a serem mencionadas sobre o design:

Aviso: o áudio contém bipes altos

O novo protótipo foi um sucesso, e não apenas porque executou o trabalho pretendido da maneira esperada. Foi um processo bem-sucedido porque:

Ao criar o protótipo do Mister Screamer, fiz o seguinte para obter os melhores resultados de uma abordagem iterativa:

Mister Screamer V2 atendeu a todos os requisitos, mas ainda rendeu descobertas que poderiam ser usadas para melhorar uma versão posterior. A maior lição aprendida foi que esse design é altamente dependente do layout da impressora 3D que está sendo usada.

Na minha impressora particular (uma Raise3D N2), o carretel de filamento está bem longe da área de impressão. Não só há espaço para o dispositivo ficar pendurado em um carretel, como também não há risco de a unidade acabar em algum lugar problemático quando cair. Outras impressoras 3D podem ter layouts físicos que não permitem que o Mister Screamer funcione bem. Se o dispositivo ficar pendurado no caminho do cabeçote de impressão ou cair na área de impressão quando o filamento acabar, isso significa que há problemas.