科学・技術
子犬用PPE
要約
筆者は、愛犬ヒルデガルドが草むらに潜む危険な植物「フォックステール」に怪我をしないよう、3Dプリンターでカスタムメイドの保護具を設計・製作しました。既存製品の問題点を克服し、顔にフィットするヘルメット型で、通気性と視界を確保しつつ、口の自由度も考慮したデザインを目指しました。しかし、他の犬からの威嚇的な反応という新たな課題も発見されました。
全文翻訳
子犬用PPE
2021年5月20日 | セルフ、プロダクトデザイン、3Dプリンティング、犬、ヘルメット、マスク、フォックステール、アウトフォックス
ヒルデガルドが新しい装備を身につけている様子
多くの人が自宅待機していたCOVIDの間、私はサンフランシスコ・ベイエリアに引っ越し、ヒルデガルドを迎えました。ベイエリアは犬にとって楽園ですが、草むらには[ドラマチックな音楽を流して]サイレント・デンジャー、フォックステール・ウィードが潜んでいることを私は知りませんでした!フォックステールは厄介な種子で、犬の耳、鼻、目、皮膚に入り込みます。一方向の棘があるため、犬の体内に素早く侵入し、感染症や死に至ることもあります。ほとんどの犬の飼い主は、リスクは低いと考えているようです。私たちは運が悪く、シーズン開始から2週間でヒルデの耳にフォックステールが入り、緊急動物病院への受診と400ドル近くの出費となりました。
アウトフォックス(犬のマズルと庭の家具を組み合わせたような見た目)
最初に対応したのは、「アウトフォックス・フィールド・ガード」という50ドルのビニールコーティングされたメッシュバッグで、犬の頭部を覆って保護するものです。アウトフォックスにはいくつか問題があることに気づきました。特定の犬に攻撃性を引き起こし、それを噛みちぎって外してしまうのです。これはヒルデにとって少し危険であり、高価なメッシュバッグにあっという間に目的を損なう穴が開いてしまいます。無知な人間の中には、アウトフォックスをマズルと間違え、あなたの犬が危険だと決めつける人もいます。おやつを素早く与えるのが難しくなりますが、これは犬に特定の行動とおやつを結びつけるように条件付けする上で重要なことです。口が塞がれているため、横からしか与えられません。不格好です。口で何かをキャッチすることはできませんが、ボールを運ぶことはできます(ただし、噛みつくと高価なバッグに穴が開きます)。バッグの素晴らしい汎用性とシンプルさを除けば、よりフィットし、耐久性があり、おやつやボール遊びのために口を塞がないフォックステール保護具を作ることが可能かもしれないと考えました。
アイデア
最初のアイデアは、既存のバッグの上部に、おそらくゴム製のワイヤーグロメットに似たポートを追加することでした。このルートは取りませんでしたが、まだ試すかもしれません。なぜなら、耐久性の問題は解決しないからです。別のアイデアは、口の部分をより丈夫なメッシュで補強することでした。これはつまらないし、口で何かを運ぶのをさらに難しくするだろうと思ったので、やりませんでした(ボールや棒などを口にくわえるためにメッシュが十分に曲がるかどうかに依存します)。私が構築したデザインは、柔らかいバッグを顔の形に沿った薄いヘルメットシェルに置き換えるものです。シェルには、通気性を保ち、聴覚や嗅覚を妨げないように、鼻と耳の部分に交換可能なメッシュインサートが取り付けられます。
犬の3Dスキャン
犬の測定は難しいです。犬はすべて曲線で、固体ではなく毛むくじゃらで、よく動き回ります。私の「良い」3Dスキャナー(HP SLS 3)は使えませんでした。スキャン速度が遅すぎ、毛や毛皮の処理も得意ではありません。私に利用可能な唯一の他の選択肢は、iPhoneのTrueDepthセンサーです。適切なアプリを使えば、かなり許容できるスキャナーであることがわかりました。私はScandy Proを使用しました。動物をスキャンしたい場合は、かなりうまく機能します。高解像度のスキャンにはフロントカメラを使用する必要があり、何をしているかを見るのがかなり困難になります。Scandyは、スキャナーを反転させて前方に向けるための小さなペリスコープミラーを販売していますが、私はせっかちだったので、それなしでも十分な結果を得ました。見た目は粗いですが、頭の形は残っているので、残りの部分を推測できます。
デザイン、プロトタイプ、プリント
ここで正直に告白します。私のデザインは、警察犬で見た既存の装備品から明らかに派生したものです。このコンセプトを使用して、ヒルデの頭に装着できるかどうかをあまり考えずに、直接CADに入りました。このようなオブジェクトをモデリングする手順は次のとおりです。意図した形状ができたら、ソリッドで考えることに切り替えます。シェルに均一な厚み(ソリッド化)を与え、ボルト穴などのボリュームを描き、モデルからブーリアン減算します。ソリッドCAD(OnshapeやSolidworksなど)の使用も検討しましたが、この目的のためには、ソリッドCADソフトウェアで3Dの曲線形状を作成するのは不必要に遅いと感じました。単一の3Dスプラインを作成したいですか?2つの角度から2回描く準備をしてください。そして、一方の曲線上のすべての制御点がもう一方に対応していることを忘れないでください!ごめんなさい!
最終的な部品:市販のレンズに合わせて設計するのではなく、カスタムレンズを作成することにしました。新しいレンズ製造技術を試したかったのです。レンズの外側の縁(この場合は3Dカーブ)を所定の位置に固定し、プラスチックシートを加熱し、中央部分(透明である必要がある)を金型フォームの穴に自由に垂れ下がるようにします。真空成形(レンズが明確に定義された形状に吸い込まれる)も機能したかもしれませんが、私の経験では、成形中に熱いプラスチックに何も触れない場合に最高のレンズ透明度が得られます。以前、オートバイのヘルメットのフェイスシールドを真空成形しようとした結果、曇った表面と、透明度が必要な場所に多くのレイヤーラインが生じました。将来のビルドで、炎で磨いて曇りを取り除くことができるかもしれません。ここに真空成形機にあるレンズモールドの1つがあります。温度制御がないため、アクリルの熱源からできるだけ離れた場所で加熱しました。
ストラップを追加した後、内側のビューです。
左:デザインとフィット感のプロトタイプ1、ドラフトレジンでプリント。右:完成品、EVAフォームパッドと交換可能なレンズと耳保護具を保持するレジンインサート付き。
結果はどうでしたか?
良い点:品質的には、ビルドには非常に満足しています。アイプロテクターとイヤープロテクターの保持インサートを設計する前に、できるだけ早くアウターシェルをプリンターに送りたいと思っていたため、シェルには多くのネジ穴が定義されていませんでした。物事を少し速く進めるために、保持インサートをドリルガイドとして使用して、ヒートセットインサート用の穴を手でドリルしました。これは、少し手間はかかりましたが、うまくいきました。製造規模であれば、インサート穴のプリントまたは成形が最善の方法でしょう。フォームパッドの製造は、通常隠れているため、少し後付けでした。かなり粗く手でカットされています。レーザー彫刻機があれば、パターンを1つのピースとして設計・カットする方が良かったでしょう。
悪い点:テスト中に、犬の心理学の奇妙さについての私の無知が明らかになりました。他の犬もこのヘッドギアにあまり反応しないようです。特に大型犬はこれを脅威と感じるため、ヒルデの安全のためにドッグパークで使用することには慎重になっています。そのため、ハイキングやその他のアクティビティに限定されます。何人かの人が、犬はシルエットに非常に敏感だと言いました。このヘルメットのシルエットは、アウトフォックスよりも「犬」に近いと期待していましたが、明らかにそれは全体像ではありません。両方の耳を1つの「ボンネット」にするv2を作成するかもしれません。おそらく、それは脅威的というよりは珍しいものとして十分異なるでしょう。犬の心理学の分野での他の質問:色は役割を果たしますか?犬のような色でペイントすると役立つかもしれません。
希望の光:ヘルメットはヒルデには快適なようで、GoProのマウントポイントとしても非常によく機能します。彼女の視点から世界を見るのはとても楽しいです。犬がこんなに速く動くなんて誰が知っていたでしょうか?ヒルデガルド・フォン・ビンゲンのために、より良い保護ヘルメットを作るための他のアイデアや、私が作れる他の面白いギアがあれば教えてください!この投稿を共有する:Twitter Facebook Google+ Disqusによるコメントアーカイブを見る(9)3Dプリント型からのガラス鋳造プライムレンズ、Amos Dudley、2018年ジュエリーデザイン、2019-2020年「ハイアラベスク」、およびその他の作品