Dooosje met fingerjointsBij het ontwerpen van doosjes van plaatmateriaal maak ik gebruik van fingerjoints om de diverse delen met elkaar te verbinden. Al die fingerjoints stuk voor stuk zelf toevoegen is nogal een werk, dat kan ook deels geautomatiseerd in Fusion 360.
Eenvoudig doosjeIk ontwerp mijn doosjes in Fusion 360. bij het ontwerpen hou ik er rekening mee dat ik met plaatmateriaal werk. Ik bouw mijn ontwerp dus vanaf het begin op uit platen en niet uit volumes. Dit maakt het straks eenvoudiger om het doosje ook echt te maken. Ik laat in deze handleiding zien hoe ik een eenvoudig doosje zonder deksel met fingerjoints maak. Ik ga er bij deze uitleg van uit dat je wel wat basiskennis over Fusion bezit.
Parameters opgevenVoor ik met mijn ontwerp ga beginnen, ga ik een aantal basisparameters opgeven. (Modify - Change Parameters). Ik ga de dikte van het materiaal (Thickness), en de buitenmaten van het doosje opgeven. Nu kan ik deze parameters voortaan gebruiken. Als ik het doosje later wil aanpassen kan ik eenvoudig de waarden in de parameter tabel aanpassen.


Parameters gebruikenNu ik deze waarden heb opgegeven kan ik ze in de schets gebruiken. Ik begin met het maken van een schets voor de bodemplaat van de doos. Dit is een eenvoudige rechthoek. In plaats van 100mm geef ik nu voor de breedte de parameter Width op. Ook voor de lengte geef ik geen waarde maar een parameter, Length, op.
De bodemplaat Ik hernoem mijn schets zodat ik straks overzicht hou over mijn ontwerp. Nu ga ik de schets extruden, zodat ik een plaat krijg. Ik extrude de plaat omhoog. Ook bij het extruden vul ik weer een parameter in, de Thickness. Mocht ik later dikkere of dunnere platen willen gebruiken, dan kan ik mijn ontwerp eenvoudig aanpassen. De body die nu is ontstaan wordt de bodem van het doosje. Ik geef deze body ook een logische naam om straks overzicht te kunnen houden.



Schets van de linkerkantIk ga nu de schets voor de linkerkant van de doos maken. Ik maak de bodies invisible en de sketches zichtbaar. Op het vlak blauw/groen of Z/Y in mijn geval, teken ik een vierkant. Ik geef de zijden weer de waarden van de juiste parameters. Nu moet ik deze twee schetsen met elkaar verbinden, Daar gebruik ik een coincident - contraint voor, Met deze constraint kan ik het de twee hoekpunten linksvoor op elkaar leggen. Deze schets is ook af en nu kan ik hem een logische naam geven.


Extrude als New BodyNet als bij de bodemschets, moet ook deze schets weer geextrude worden. Ik extrude de schets naar rechts, de doos in als het ware. Ook hier gebruik ik weer de parameter Thickness. Zorg ervoor dat je de schets als New Body extrudeert. Als je het goed hebt gedaan staan er nu onder de tab bodies 2 vormen. Geef je nieuwe body weer een logische naam om overzicht te houden. Het is een goed idee als je je ontwerp nu opslaat.
;

Offsetplane voor rechterzijkantWe zouden bij het ontwerp van zo'n eenvoudig doosje een kopie van de body aan linkerkant kunnen maken en deze gebruiken maar voor deze handleiding gaan we elke zijde zijn eigen schets geven. Om de rechterzijde te maken moeten we een offset plane construeren. Offset planes vind je onder de Construct optie in het menu bovenin. Selecteer voor de plane de sketch van de linkerzijde, zorg dat Extent op Distance staat en geef als Distance de Width op.


Offset planeAls je ok klikt ziet de layout er een beetje raar uit, maar dat gaat goed komen. Geef je Offset plane weer een logische naam en klik er met de rechtermuisknop op. en kies de optie Create sketch.


Drie schetsenIn de sketch teken je weer een rechthoek. Voor de zijden gebruik je weer de parameters (Height voor de hoogte en Length voor de horizontale lengte). Verbind de hoek linksonder met behulp van ene Coincident Constraint weer met de hoek links onder van de al bestaande schetsen. Geef je schets weer een logische naam.



Drie delen van de doosExtrude de nieuwe sketch weer maar nu naar links. Wijst de pijl de verkeerde kant op, dan kun je de waarde "-Thickness" opgeven om ervoor te zorgen dat er naar de goede kant ge extrudeert wordt. Let er op dat je de optie New Body kiest. Je kunt bodies, sketches en construction planes zichtbaar en/of onzichtbaar maken om meer overzicht te krijgen. Geef je body weer een logische naam. Als het goed is heb je nu ongeveer dezelfde vorm als hiernaast, bestand uit drie delen.


Voorkant doosMaak op een vergelijkbare manier de sketch aan de voorzijde, extrudeer de body aan de voorzijde en geef alles een logische naam. Let goed op dat je de body de richting van de doos in extrudeerd. Het geheel zou er nu als hiernaast uit moeten zien.



De basisdoos zonder fingerjointsMaak een Offset Plane ten opzichte van de sketch aan de voorzijde om ook de sketch aan de achterzijde te kunnen maken. Extrudeer de body de richting van de doos in. Geef de offset plane, de sketch en de geextrudeerde body logische namen. Het geheel zou er nu als hiernaast uit moeten zien.


OverlappingenNu is de basisdoos af. Deze is alleen nog niet geschikt om uit plaatmateriaal te laseren en in elkaar te zetten. De delen overlappen elkaar nog. Je ziet dit mooi als je de interference in Fusion 360 bekijkt. Een erg handig tool om te kijken of je geen overlappende delen hebt in je ontwerp. Je vindt dit tool onder de Inspect optie boven in het menu. Selecteer je hele ontwerp, klik op Inspect - Interference en vervolgens op Compute. Je ziet nu in kleur alle delen die elkaar overlappen aangegeven.


Parameters toevoegenWe gaan nu de fingers in de bodem maken. Het werkt makkelijker als je alle sketches, bodies en planes onzichtbaar maakt, behalve de Bottom Sketch en de Bottom body. We moeten gaan uitrekenen hoe groot de fingers worden zodat deze mooi evenredig verdeeld worden. Daar zijn een paar formules voor. We willen ook altijd een een oneven aantal fingers en notches hebben. Wanneer je begint met een finger, eindig je er dus ook mee, mocht je beginnen met een notch, eindig je ook met een notch. Dit wordt vanzelf duidelijk in de afbeeldingen. De lengte van de fingers en de notches zijn gelijk, in een notch valt immers een finger van een ander deel van het ontwerp. Als vuistregel geldt dat de lengte van de fingers en de notches minimaal 2 x de dikte van je materiaal is. De breedte van de fingers en notches is gelijk aan de dikte van je materiaal. Samen levert dit een aantal formules op die je bij je parameters moet toevoegen. We gaan beginnen met het maken van fingers op de X as van de bodem. Daarvoor dien je de volgende parameters toe te voegen. Let op: XFingers heeft geen eenheid.

Dit is de ideale fingerlengte:
IdealFingerlength = 2 * Thickness

Het aantal Fingers en Notches wordt hier berekend:
XFingersNotches = max(3; ( floor(ceil(Width / IdealFingerlength) / 2) * 2 ) - 1)

Als we het aantal Fingers en Notches hebben berekend, kunnen we de echte Fingerlengte berekenen:
XFingerlength = Width / XFingersNotches

En het aantal Notches:
XNotches = floor(XFingersNotches / 2)

De ideale fingerlengte is voor elke richting gelijk, de andere drie berekeningen zijn afhankelijk van de lengte in de desbetreffende richting en worden dus steeds opnieuw berekend.


Plaatsing van de rechthoekenNu je we de parameters hebben toegevoegd gaan we ook daadwerkelijk de notches en de fingers maken. Teken een rechthoek in constructionlijnen met de breedte XFingerlength en hoogte Thickness, Teken een rechthoek met dezelfde maten in gewone lijnen. Fixeer de rechthoek gemaakt met constructie lijnen met behulp van een coincident constraint op de hoek rechtsboven op de bodemplaat. Gebruik vervolgens een constraint om de rechthoek met normale lijnen tegen de bovenkant en de rechterkant van de zojuist geplaatste rechthoek te fixeren. Sluit je schets. Het is een goed idee om je ontwerp nu op te slaan.



Notch makenWe gaan nu een gat maken, een notch dus, op de plek van de rechthoek opgebouwd uit normale lijnen. De rechthoek opgebouwd uit constructie lijnen is alleen bedoeld om de notch goed te positioneren. Selecteer de optie Extrude. Bij profile kies je de rechthoek die de notch moet worden. Als je deze niet goed kunt selecteren, kun je de body Bottom tijdelijk even onzichtbaar maken. Als je het vak geselecteerd hebt moet je de body Bottom weer zichtbaar maken anders kun je hier geen gat in maken. Zorg ervoor dat de richting van je extrude omhoog is, dus door de plaat heen. De Distance is weer Thickness en de operation is Cut, want we gaan een gat maken.


Notches makenNu we 1 gat hebben kunnen we in 1 keer de gaten over de hele X as en zelfs aan beide zijden van de bodem maken. Kies Rectangular Pattern. Als type kies je Feature, we gaan namelijk het maken van het gat herhalen, en dat is een feature. Bij object kies je onder in de geschiedenis balk de zojuist gemaakte Extrude, deze is rood omlijnd in de afbeelding hiernaast. De direction is de X as, klik op de rode as in de origin van de schets of de X as in je bottom schets. Het distance type zet je op spacing, en de quantity op Xnotches. De afstand tussen 2 notches is 2 keer de fingerlengte dus 2X XFingerlength. We kiezen ervoor om het patroon in 1 richting te laten gaan. Nu heb je alles voor de ene zijde ingevuld. Maar we kunnen de tegenoverliggende zijde meteen ook van notches voorzien. De waarde voor 2e optie voor Quantity moet dus 2 worden. De afstand tussen de rijen met notches is de Y richting ofwel de Length, maar minus de thicknes van het materiaal. Als blijkt dat de notches nu niet op de plaat worden getekend maar aan de verkeerde kant van de eerste rij, moet je haken om  de formule voor de Distance zetten en een minus teken hiervoor. De formule wordt dan dus ( Length - Thickness ). Ook hier is direction type One direction. Klik op "OK" om de instellingen toe te passen.


BodemplaatAls je alles goed hebt gedaan ziet je bodemplaat er nu uit als hiernaast. Je hebt nu aan 2 zijdes Notches en Fingers. We gaan hetzelfde truukje herhalen voor de Y richting. Daarvoor moet je de volgende parameters toevoegen.

YFingersNotches = max(3; ( floor(ceil(Length / IdealFingerlength) / 2) * 2 ) - 1)
YFingerlength = Length / YFingersNotches
YNotches = floor(YFingersNotches / 2)


Bodemplaat is klaarMaakt weer 1 notch in de Y richting. Het maakt niet zoveel uit welke hoek je kiest om je eerste rechthoeken in de sketch te fixeren. Als je het eerste gat hebt gemaakt kun je met behulp van rectangular pattern de andere notches weer maken. Als je alles goed hebt gedaan ziet je bodemplaat er nu uit als hiernaast. We zijn een eind op weg. Het is een goed idee om je ontwerp weer even op te slaan.





ParametersNu we de bodemplaat af hebben, gaan we notches aan de linker en de rechterkant van zowel de front als de back  maken. Hiervoor heb je weer een aantal parameters nodig. Voeg onderstaande parameters toe. Verder werkt het hetzelfde als hierboven besproken.

ZFingersNotches = max(3; ( floor(ceil(Height / IdealFingerlength) / 2) * 2 ) - 1)
ZFingerlength =  Height / ZFingersNotches
ZNotches = floor(ZFingersNotches / 2)

Je hebt nu als het goed is de parameters en formules zoals op de afbeelding hiernaast.


Front en backHet kan zijn dat je bij het invullen van de waarden bij het circular pattern de waarden voor de eerste en de 2e richting moet omwisselen. Kijk goed naar je afbeelding bij het invullen, dan wijst zich dit vanzelf. Als het goed is zien je front en back er uit zoals op de afbeelding hiernaast. Het is nu tijd voor de laatste stapjes.


Combine gebruikenVoor de laatste stappen gaan we gebruik maken van de optie combine. Door een plaat waar al notches inzitten te combineren met een overlappende plaat, maken we deze passend en verwijderen we de overlap. We beginnen met het maken van notches in de front. Kies de optie modify en selecteer als target body de front. Als toolbody selecteren we de bottom. De op[eration is cut, we gaan namelijk gaten maken in de front, en we gebruiken de vorm die al in de bottom zit om deze exact op de goede plek te krijgen. We willen de bottom, de bodem van de doos, nog gebruiken. Klik dus Keep Tools aan. Klik vervolgens op OK


Front is afAls je het goed hebt gedaan ziet je front er nu uit zoals op de foto hiernaast, maak de andere onderdelen even onzichtbaar als dit niet goed te zien is. Op dezelfde manier gaan we ook fingers en notches in de back maken.


De linkerzijdeNu zijn de bodem, de voorkant en de achterkant al klaar. Alleen de beide zijden moeten nog van notches en fingers voorzien worden. Ook dat gaat hetzelfde. Alleen maken we nu gebruik van het feit dat we meerdere toolbodies in een keer kunnen selecteren. We selecteren voor de linkerzijde als toolbody zowel bottom, front en back. De rest van de opties blijft gelijk.


Geen overlappingenVoor de rechterzijde passen we hetzelfde truukje toe. Als we nu weer controleren of er nog interference is, zien we dat er geen overlappingen meer zijn in ons ontwerp. We hebben nu een basisdoosje met fingers. Je kunt dit ontwep als .DXF en met kerfcompensatie exporteren. Vervolgens kun je het nog bewerken in een pakket zoals bijvoorbeeld Coreldraw, Illustrator of Inkscape en bijvoorbeeld graveringen toevoegen. Hoe je kerfcompensatie toepast kun je in een ander artikel lezen.




Andere matenWil je dit basisdoosje voor wat anders gebruiken maar zijn de maten niet goed, dan pas je dit eenvoudig in de parameters aan. Fusion rekent het dan voor je door. Heelerg handig om zo'n standaard doosje te hebben.