Ultimaker用戶故事 ｜ NavVis借助3D打印技術(shù)快速迭代可穿戴式掃描儀

來源：uCRobotics

NavVis VLX可不是一款普通的室內(nèi)掃描儀。它是世界上最精確的可穿戴式測繪設備，具備同步測繪和定位（SLAM）技術(shù)。快速，精確和緊湊等特性，使操作者可以有效捕獲已建成的室內(nèi)數(shù)據(jù)，以便在AEC行業(yè)和其他地方進行可視化。

NavVis的工業(yè)設計師Sarah Godoj和Nils Christensen負責開發(fā)這款極具顛覆性的硬件設備。為了完成這項艱巨的任務，他們利用了3D打印快速原型制作的方式來測試和完善自己的設計。

結(jié)果如何呢？通過Ultimaker設備打印驗證——精度，可訪問性和人體工程學之間達到理想的平衡。尼爾斯說：“這是我們團隊出色的工程技術(shù)壯舉。” “如果需要，您可以使用NavVis VLX進行遠足。”

△Nils Christensen 3D打印多種護肩迭代，以確保NavVis VLX的舒適性

△對于Sarah Godoj來講，使用3D打印加快開發(fā)周期是準時發(fā)布NavVis VLX的關(guān)鍵

傳感器首測  
總部設在德國慕尼黑的 NavVis 專注于開發(fā)下一代能夠精確繪制室內(nèi)空間的地圖技術(shù)。考慮到可穿戴式 NavVis VLX系統(tǒng)的精度必須與地面解決方案競爭，因此掃描儀的傳感器位置將是設計人員的首要任務。

經(jīng)過多次迭代，該團隊致力于將兩個多層LiDAR傳感器與四個高分辨率攝像頭結(jié)合在一起的創(chuàng)新設計。它們共同測量并繪制室內(nèi)空間的360度視圖-安裝在操作員頭部上方的理想距離處，讓操作員遠離視野，同時使用戶能夠看到環(huán)境中的所有事物。

△在Ultimaker晝夜運轉(zhuǎn)的情況下，設計師們通過將PVC管連接到精確的3D打印角形件上來快速驗證設計

但是，在確定了基本概念之后，設計師很快意識到他們還希望將NavVis VLX與其他可穿戴式掃描儀區(qū)分開來，不需要任何東西戴在使用者的背上。為了避免用戶在狹窄的空間內(nèi)碰到任何東西。Sarah解釋說：“我們也使用了替代品，例如木材和紙板，但3D打印更接近最終設計，我們沒有考慮其他任何因素，因為沒有比3D打印更好的替代品了。”

一切都觸手可及  
確保每一個用戶交互易于訪問是一項獨特而復雜的挑戰(zhàn)。尤其是觸摸屏需要大量迭代，它必須在視野內(nèi)，但仍需要用戶看到地板以找到地面控制點并避免危險。

由于有這么多變量可以找到最佳的顯示角度和位置，因此團隊再次借助于3D打印，以更準確地驗證他們的想法。將3D打印角度的PVC管連接起來可以盡快測試配置。可以輕松地將PVC管切割成任意長度，僅留下要進行3D打印的連接角。

Nils說：“我們希望有精確的角度來真正驗證CAD?！?“這意味著它是快速原型制作和真實精度的完美結(jié)合?！苯柚@種技術(shù)，團隊還非常熟悉Ultimaker 3D打印機內(nèi)部的尺寸精度。雖然所有3D打印在材料冷卻時都會收縮少，但他們通過打印多個連接器來解決收縮問題，每個連接器之間的間距為0.1 mm。

△通過使用Ultimaker Cura設置，設計師在完善CAD設計時增加了打印的細節(jié)

打造最適合人體工程學的體驗  
“創(chuàng)建適合人體的設備會遇到很多挑戰(zhàn)?！?Sarah解釋說。“但是，使用3D打印，我們可以進行多次迭代，以達到最佳的尺寸和重量的完美結(jié)合?！?br />
團隊的目標是創(chuàng)造一種符合人體工程學的體驗，使用戶感覺像是在胸前背著背包。他們將裝滿水的瓶子裝到粗糙的木制和3D打印形狀上以模擬該重量。如果有任何測試用戶感到不舒服，Sarah和Nils就知道他們需要進行調(diào)整。

對于肩墊尤其必要。為了找到最佳設計，團隊，調(diào)整了Ultimaker Cura中的 設置在進行詳細打印之前以創(chuàng)建快速的“草稿”打印。這種方法確保了在不會使NavVis VLX滑落的情況下，肩墊對于任何人來說都是舒適的。

△可穿戴式掃描儀提出了許多人體工程學設計挑戰(zhàn)，以至于3D打印成為他們的原型技術(shù)

另一個人體工程學挑戰(zhàn)是該設備在運輸箱中的安全存儲，單個用戶可以隨身攜帶并在現(xiàn)場快速安裝。為此，將需要折疊裝置。但是，NavVis VLX應該在哪里安全折疊以使體積最?。?br />
同樣，工業(yè)設計師使用3D打印來驗證CAD模型。他們在手臂上留下了孔，并用使用長螺絲插入3D打印臨時固定了它們。

COVID-19期間的快速原型迭代  
為了實現(xiàn)快速的產(chǎn)品迭代，團隊依靠的主力輸出設備是 Ultimaker 2+ 和 Ultimaker S5。也得益于打印機的可靠性，Sarah和Nils開發(fā)了24小時的迭代節(jié)奏，使他們能夠盡快測試新想法：您可以在周五點擊“打印”，周末回家，然后周一回來打印已經(jīng)完成了。

當然，當COVID-19迫使大多數(shù)設計師在家工作時，他們的工作流程就不得不改變。為此，他們依靠Ultimaker S5和Ultimaker Digital Factory遠程3D打印功能。

盡管有COVID-19的限制，但Ultimaker S5上的遠程打印和監(jiān)控意味著快速原型制作可以繼續(xù)進行而不會受到干擾

他們能夠?qū)崟r的監(jiān)視打印作業(yè)，并只問辦公室里的某人，“您能取下打印件并按'確認？”為了避免在打印過程中途更換耗材，他們還設置了第二個網(wǎng)絡攝像頭來監(jiān)控線軸。這樣，無論大流行病的限制如何，他們都快速實現(xiàn)產(chǎn)品迭代。

Nils說：“我們一直認為3D打印機有點復雜，但Ultimaker真的是一個性能穩(wěn)定和易于使用的解決方案?！?這種易用性表現(xiàn)在：盡管團隊由15位設計師和機械工程師組成，但每個人都將零件切成3D打印模型文件，并且“沒有人真的害怕接觸Ultimaker”。

持續(xù)改進   
由于NavVis是按照訂單來制造掃描儀，因此設計團隊將持續(xù)使用3D打印來迭代和改進其產(chǎn)品。Nils透露：在每一次的開發(fā)步驟中，80％的情況下，我們首先會通過3D打印來替代金屬塊來制造零件，您可以想象，這確實節(jié)省了成本。

Nils和Sarah繼續(xù)完善他們的3D打印流程。由于Ultimaker的 開放式耗材體系，他們通過越來越多地使用可回收材料進行打印，為NavVis的可持續(xù)發(fā)展目標做出了貢獻。 通過這種方式，他們正在幫助NavVis建立更好的世界-以及更好的室內(nèi)掃描儀。

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