NavVisは3Dプリントを使用してウェアラブルスキャナーを迅速に反復します

出典: uCRobotics

NavVis VLX は一般的な屋内スキャナーではありません。これは、同時マッピングと位置特定 (SLAM) テクノロジーを搭載した、世界で最も正確なウェアラブルマッピングデバイスです。高速、正確、コンパクトなこのシステムにより、オペレーターは AEC 業界やその他の分野で視覚化のために建築された内部データを効率的に取得できます。

NavVis の工業デザイナー Sarah Godoj 氏と Nils Christensen 氏が、この革新的なハードウェアデバイスの開発を担当しました。この困難な課題を解決するために、彼らは 3D プリントによるラピッドプロトタイピングを利用して設計をテストし、改良しました。

結果はどうですか？ Ultimaker デバイスでの印刷によって実証済み - 精度、アクセシビリティ、人間工学の理想的なバランス。「これは私たちのチームによる素晴らしいエンジニアリングの成果です」とニールス氏は語ります。「お望みなら、NavVis VLX を持ってハイキングに行くこともできます。」

ニルス・クリステンセンは、NavVis VLXの快適性を確保するために、ショルダーパッドを複数回3Dプリントしました。サラ・ゴドジにとって、3Dプリントを使用して開発サイクルをスピードアップすることが、NavVis VLXを予定通りに発売するための鍵でした。

センサーの最初のテスト
ドイツのミュンヘンに本社を置く NavVis は、屋内空間を正確に描写できる次世代のマッピング技術の開発に注力しています。ウェアラブル NavVis VLX システムの精度は地上ベースのソリューションと競合する必要があるため、スキャナーのセンサーの配置は設計者にとって最優先事項になります。

数回の試行錯誤を経て、チームは 2 つの多層 LiDAR センサーと 4 つの高解像度カメラを組み合わせた革新的な設計にたどり着きました。これらを組み合わせることで、屋内空間の 360 度ビューを測定してマッピングします。オペレーターの頭上の理想的な距離に設置されるため、オペレーターは視界から外れますが、ユーザーは環境内のすべてを見ることができます。

△ Ultimaker が 24 時間稼働している状態で、デザイナーは PVC パイプを精密な 3D プリントされたアングルピースに取り付けることで、デザインをすばやく検証しました。しかし、基本コンセプトを固めた後、デザイナーは、ユーザーの背中に何も装着する必要がないことで、NavVis VLX を他のウェアラブルスキャナーと差別化したいこともすぐに認識しました。狭い空間でユーザーが何かにぶつかるのを防ぐため。

サラさんは次のように説明します。「木材や段ボールなどの代替品も使用しましたが、3D プリントが最終デザインに非常に近かったため、3D プリントよりも優れた代替品はなかったので、他のものは検討しませんでした。」

すべてが手の届くところにある
すべてのユーザーインタラクションがアクセス可能であることを保証することは、独特で複雑な課題です。特にタッチスクリーンは、視界内にあってもユーザーが床を見て地上コントロールポイントを見つけ、危険を回避する必要があったため、多くの反復作業が必要でした。

最適なディスプレイの角度と位置を見つけるには多くの変数を考慮する必要があるため、チームはアイデアをより正確に検証するために、再び 3D プリントを採用しました。 3D プリントされた角度付き PVC パイプを接続することで、構成をできるだけ早くテストできるようになりました。 PVC パイプは任意の長さに簡単に切断でき、接続コーナーのみを 3D プリントできます。

「CAD を実際に検証するために、正確な角度が欲しかったのです」と Nils 氏は言います。「つまり、迅速なプロトタイピングと実際の精度の完璧な組み合わせなのです。」

この技術により、チームは Ultimaker 3D プリンター内部の寸法精度にも精通するようになりました。すべての 3D プリントは材料が冷えると収縮しますが、彼らは複数のコネクタをそれぞれ 0.1 mm 間隔で印刷することで収縮の問題に対処しました。
デザイナーは、Ultimaker Cura 設定を使用して、CAD デザインを改良しながら印刷物に詳細を追加します。
最も人間工学的な体験を創造する
「人体にぴったり合うデバイスを作るには多くの課題があります」とサラは説明します。「しかし、3D プリントでは、サイズと重量の完璧な組み合わせを実現するために、何度も繰り返し作業を行うことができます。」

チームの目標は、ユーザーがバックパックを胸に背負っているかのように感じられる人間工学的な体験を生み出すことでした。彼らは、その重さをシミュレートするために、水を入れたボトルを粗い木材と 3D プリントされた形状に取り付けました。テストユーザーの中に不快に感じる人がいれば、サラとニルスは調整が必要だと認識していました。

これは特に肩パッドに必要です。最適なデザインを見つけるために、チームは Ultimaker Cura の設定を微調整し、詳細な印刷を行う前に簡単な「ドラフト」印刷を作成しました。このアプローチにより、NavVis VLX が滑り落ちることなく、ショルダーパッドが誰にとっても快適になります。

△ウェアラブルスキャナーには人間工学的な設計上の課題が数多くあったため、3D プリントがプロトタイプ作成の技術となりました。もう 1 つの人間工学的な課題は、1 人のユーザーが持ち運び、現場ですぐに設置できる配送ボックスにデバイスを安全に保管することでした。この目的のためには、折りたたみ装置が必要になります。しかし、かさばりを最小限に抑えるには、NavVis VLX をどこに安全に折りたためばよいのでしょうか?

同様に、工業デザイナーは 3D プリントを使用して CAD モデルを検証します。彼らは腕に穴を開け、3Dプリントに挿入された長いネジを使って腕を一時的に固定しました。

COVID-19 流行中のラピッドプロトタイピング
迅速な製品反復を実現するために、チームは Ultimaker 2+ と Ultimaker S5 を主な出力デバイスとして使用しています。

プリンターの信頼性のおかげで、Sarah と Nils は 24 時間の反復サイクルを開発し、新しいアイデアをできるだけ早くテストできるようになりました。

金曜日に「印刷」をクリックし、週末に家に帰り、月曜日に戻ってくると印刷が完了している場合があります。

もちろん、COVID-19 の影響でほとんどのデザイナーが在宅勤務を余儀なくされたため、ワークフローも変更する必要がありました。これを実現するために、彼らは Ultimaker S5 と Ultimaker Digital Factory のリモート 3D 印刷機能を活用しました。

△ COVID-19 による制限にもかかわらず、Ultimaker S5 のリモート印刷と監視により、ラピッドプロトタイピングを中断することなく継続できます。印刷ジョブをリアルタイムで監視し、オフィスの誰かに「印刷物を取って「OK」を押してもらえますか?」と尋ねるだけで済みます。印刷プロセスの途中でフィラメントを交換しなくても済むように、スプールを監視する 2 台目のウェブカメラも設置しました。このようにして、彼らはパンデミックによる制限に関係なく、製品を迅速に改良することができました。

「3D プリンターは少し複雑だといつも思っていましたが、Ultimaker は本当に安定していて使いやすいソリューションです」と Nils 氏は言います。

この使いやすさは、チームが 15 人のデザイナーと機械エンジニアで構成されていたにもかかわらず、全員が部品を 3D プリント可能なモデルファイルに切り出し、「Ultimaker に触れることを恐れる人は誰もいなかった」という事実に反映されています。

継続的な改善
NavVis はスキャナーを注文に応じて製造するため、設計チームは 3D プリントを使用して製品の反復と改善を続けます。ニルスは次のように明かした。

あらゆる開発ステップにおいて、80% の確率で最初に 3D プリントを使用して金属ブロックから部品を製造します。これにより、ご想像のとおり、実際のコストが削減されます。

ニルスとサラは、3D プリントプロセスの改良を続けています。 Ultimaker のオープンフィラメントシステムのおかげで、リサイクル可能な材料を使用した印刷が増え、NavVis の持続可能性目標の達成に貢献しています。

このようにして、彼らは NavVis がより良い世界、そしてより良い屋内スキャナーを構築するのを支援しています。

中国における Ultimaker デスクトップ 3D プリンターの公式認定代理店として、Weikong Ruibo は中国における Ultimaker のあらゆる機器と消耗品の販売を担当し、ユーザーに専門的なアフターサービスも提供しています。お問い合わせや交渉を歓迎します。

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