PMMA w robotyce amatorskiej

PMMA (zwane też pleksiglassem lub szkłem akrylowym) ma wiele zastosowań we współczesnej technice – z tego powodu jest stosunkowo tanie i łatwo dostępne. W artykule prezentuję sposób na wykorzystanie PMMA w konstrukcji platformy robota.

Przybliżony kosztorys:

• Arkusz plexi – 13 zł (wystarczy na kilka takich konstrukcji) – market budowlany (np. Leroy Merlin), agencja reklamowa lub Allegro,
• Silniki z przekładniami – 26 zł sztuka – Sklep AVT,
• Obrotowe koło podporowe – 3 zł – market budowlany,
• Śruby, podkładki, nakrętki – ok. 2 zł – market budowlany,
• Papierowa taśma malarska – 4 zł – market budowlany, sklep papierniczy.

Narzędzia:

• Miniwiertarka, wiertło 3mm, frez diamentowy, tarcza metalowa, tarcza szlifierska – market budowlany,
• Pisak, linijka, nożyczki – sklep papierniczy,
• Ochraniacz na oczy, rękawiczki ochronne – market budowlany, sklep z odzieżą BHP.

1. Zacząłem od projektu w programie  Autodesk Inventor:

Model 3D robota w programie Autodesk Inventor

2. Autodesk Inventor pozwala błyskawicznie stworzyć dokumentację techniczną dowolnej części z projektu – wydrukowałem więc rysunek mojego chassis (widok z góry), wyciąłem i  przymocowałem do narożnika plexi. Przy dwuwymiarowych konstrukcjach z plexi można się też posłużyć dowolnym programem graficznym, czy nawet narysować szablon własnoręcznie (zachęcam jednak do korzystania z Autodesk Inventor – istnieje darmowa wersja dla uczniów i studentów, z której sam korzystam. Program jest bardzo przydatny podczas pracy z bardziej skomplikowanymi projektami, warto zacząć się wdrażać przy prostych przykładach).

Wydrukowany szablon przyklejony do arkusza pleksiglasu

3. Przygotowujemy się do pierwszego cięcia. Tutaj pojawia się dość istotny problem – kto ciął kiedyś plexi, wie jak „złośliwe” potrafią być fragmenty stopionego tworzywa, które przyklejają się do gładkiej płaszczyzny, zostawiając później przy odrywaniu brzydkie, trudne do usunięcia ślady. Występuje także nieraz kłopot z widocznością linii cięcia, która jest zasłaniana przez plastikowe okruchy. Problem ten bardzo łatwo można rozwiązać – wystarczy zwykła papierowa taśma malarska. Odpowiednie oklejenie nią powierzchi pozwala też uniknąć przypadkowych zarysowań, co przedkłada się na  estetykę naszej pracy.

Zabezpieczenie krawędzi cięcia przed śladami po roztopionym plastiku

4. Zaczynamy! Użyłem miniaturowej wiertarki – w komplecie jest stojak oraz giętki wałek – elastyczne przedłużenie mocowania wiertła, którego niestety tymczasowo nie miałem pod ręką. Koszt takiego zestawu (plus kilka frezów, wierteł i tarcz) to ok. 90 zł – dostępne w marketach budowlanych typu Leroy Merlin. Koniecznie należy pamiętać o zabezpieczeniu oczu – zwykłe okulary mogą nie być wystarczające, polecam takie zabezpieczające całe oczodoły – koszt ok. 8zł. Dodam jeszcze, że rozpędzone drobiny roztopionego plastiku nie są przyjemnym doznaniem dla skóry, więc warto wszystkie operacje wykonywać w bluzie z długimi rękawami i rękawiczkach. Do cięcia wykorzystałem tarczę metalową.

Tania (ok. 100 zł) miniwiertarka oraz gogle ochronne

Metalowa tarcza sprawdzająca się podczas cięcia topliwych materiałów (np. PMMA)

Pamiętajcie, by ciąć przesuwając tarczę w daną stronę jednym płynnym ruchem (nie odrywajcie wiertarki w połowie cięcia). Raczej nie przetniecie też 4mm plexi od razu – najlepiej ciąć warstwami, czyli za każdym cięciem coraz mocniej zagłębiać ostrze. Jeśli macie taką możliwość, regulujcie prędkość obrotową, żeby ograniczyć topienie się brzegów (i tworzenie odprysków).

Krawędź w trakcie cięcia – widać „okruszki” stopionego plastiku, który przykleja się do taśmy malarskiej

Skończone cięcie

Krawędź cięcia po odklejeniu taśmy – nie widać brzydkich śladów po stopionym plastiku

Podobnie postępujemy z drugą linią. Następnie mocujemy nasz szablon przy pomocy taśmy. Powinniśmy otrzymać coś takiego:

Przymiarka szablonu do pleksiglasu

Szablon ponownie przymocowany do arkusza PMMA

5. Najprościej jest wycinać łuki poprzez zgrubne cięcie stycznie do krzywych, a następnie wygładzanie odpowiednią tarczą (im więcej prostych cięć, tym mniej materiału do wygładzania i lepszy efekt przy większych krzywiznach).

Ścięte kolejne brzegi szablonu

6. Korzystając cały czas z metalowej tarczy nacinamy także delikatnie wnęki na koła. Na zdjęciach przedstawiłem wykonywanie zaokrągleń przy pomocy wiertła i diamentowego frezu (w ostatecznej wersji zrezygnowałem z tego rozwiązania i zeszlifowałem zaokrąglenia do kąta prostego).

Wiertło do wycinania zaokrąglenia

Wycinanie zaokrąglenia przy użyciu tarczy i wiertła

Frez do wykończenia cięcia

Zaokrąglanie cięcia

Zakończone cięcie

7. Pozostaje wygładzanie wszystkich krawędzi – użyłem do tego specjalnej tarczy oraz zestawu pilników, tzw. „iglaków”.

Tarcza użyta do szlifowania krawędzi

8. I nareszcie – konstrukcja gotowa! Efekt psuje nieco jakość zdjęć wykonanych telefonem komórkowym, za co przepraszam.

Złożona platforma – widok z góry

Złożona platforma – widok z dołu

Dość istotną wadą plexi jest jej podatność na zarysowania – dlatego wszystkie czynności obróbki należy wykonywać ostrożnie. Materiałem o podobnych a nawet lepszych właściwościach (w tym odporność na zarysowanie, większa wytrzymałość) jest poliwęglan – opcja warta rozważenia przy większych i cięższych konstrukcjach; zwłaszcza, że dostępność i łatwość obróbki są zbliżone.