Mejorando a Mister Screamer; Una alarma de filamento de 80 decibeles

Creé un prototipo de alarma de filamento de impresora 3D que funcionó, pero el proceso también trajo algunos problemas nuevos a la superficie que no había previsto cuando comencé. Hoy voy a profundizar más en el proceso de creación de prototipos para obtener una idea del diseño para un problema bien especificado. Lo que se me ocurrió es un colgante fácil de construir que cuelga pasivamente del filamento y te avisa si algo cambia.

Comencé con la necesidad de saber cuándo mi impresora 3D se quedó sin filamento, para poder dejar lo que estaba haciendo e insertar un nuevo carrete de filamento justo al final del carrete anterior. Al hacer esto dentro de los cuatro minutos posteriores a que se agote el filamento, la impresión de trabajos muy grandes podría continuar sin interrupciones. El dispositivo que diseñé se llamaba Mister Screamer.

La idea es que si se atiende una impresora 3D (pero no bajo supervisión constante) y el operador está preparado para intercambiar rollos de filamento cuando sea necesario, entonces no es necesario que la impresora realice tareas "inteligentes", como pausar la impresión. Siempre que haya un medio para activar una alarma cuando se agote el filamento, el operador puede hacer todo lo necesario para que la máquina imprima sin interrupciones, y la impresora en sí ni siquiera necesita saberlo.

El prototipo anterior detectaba físicamente el filamento con un interruptor giratorio que activaba un zumbador cuando se acababa el filamento. Tuvo una ejecución de prueba exitosa, pero reveló algunos problemas nuevos:

Aunque el prototipo anterior hizo el trabajo que se suponía que debía hacer, estaba claro que había problemas y se necesitaba una actualización del diseño.

Los requisitos fundamentales para Mister Screamer no han cambiado mucho. Las funciones del dispositivo son:

Otros elementos del diseño funcionaron lo suficientemente bien como para mantenerlos y permanecen casi sin cambios:

Las lecciones de construir y probar el primer prototipo se usaron para agregar los siguientes objetivos de diseño:

El nuevo prototipo mantiene la misma función básica, pero con un enfoque completamente diferente. El dispositivo ahora es sensible a la orientación y detecta el filamento real solo indirectamente. Está diseñado para colgarse de una cadena de eslabones esféricos como un colgante.

Mientras el dispositivo cuelga, permanece en silencio. Si se cae, la alarma suena hasta que se vuelve a levantar. Por lo tanto, en funcionamiento, cuelga pasivamente del filamento como un colgante o un llavero, siempre que el filamento entre en la impresora. Tan pronto como la bobina de filamento se ha vaciado, el dispositivo cae sobre la mesa y activa la alarma.

El nuevo sistema cambia las tecnologías. Eliminé el interruptor de rodillo y lo reemplacé con un interruptor de láminas. Dentro del recinto impreso en 3D hay un vacío que captura un pequeño disco magnético. El vacío ha sido diseñado para usar una forma que mantiene el imán alejado del interruptor de lengüeta cuando cuelga de la cadena de bolas, pero coloque a Mister Screamer sobre una superficie plana y el imán se asentará lo suficientemente cerca del interruptor para activarlo.

Mientras cuelga verticalmente de su cadena (ya sea para almacenamiento o cuando cuelga de una línea de filamento), el dispositivo está completamente inerte y no usa energía. El recinto está diseñado con lados planos y bordes redondeados, para que la unidad siempre se asiente hacia un lado o hacia el otro cuando se cae.

Hay algunas otras cosas que mencionar sobre el diseño:

Advertencia: el audio contiene pitidos fuertes

El nuevo prototipo fue un éxito, y no solo porque realizó el trabajo previsto de la manera esperada. Fue un proceso exitoso porque:

Al crear el prototipo de Mister Screamer, hice lo siguiente para obtener los mejores resultados de un enfoque iterativo:

Mister Screamer V2 cumplió con todos los requisitos, pero aun así produjo descubrimientos que podrían usarse para mejorar una versión posterior. La mayor lección aprendida fue que este diseño depende en gran medida del diseño de la impresora 3D que se utilice.

En mi impresora particular (una Raise3D N2) la bobina de filamento está bastante alejada del área de impresión. No solo hay espacio para que el dispositivo cuelgue de un carrete, no hay riesgo de que la unidad termine en algún lugar problemático cuando se caiga. Otras impresoras 3D pueden tener diseños físicos que no permitan que Mister Screamer funcione bien. Si el dispositivo cuelga en el camino del cabezal de impresión, o puede caer en el área de impresión una vez que se acaba el filamento, eso significa que hay problemas.

Tal como está, Mister Screamer V2 hace su trabajo lo suficientemente bien como para ser utilizado de manera confiable para el trabajo real, incluso si su alcance se centra principalmente en mi propia impresora y necesidades. Las mejoras cada vez mayores pueden ser tentadoras de perseguir, pero rara vez es necesario iterar hasta que la solución sea perfecta. Si un problema se ha identificado y entendido correctamente, se vuelve mucho más fácil juzgar cuándo se ha logrado la solución.

El diseño de la carcasa de esta versión de Mister Screamer está disponible en GitHub.