Het artikel beschrijft het proces van het ontwikkelen van een persoonlijke beschermingsmiddel (PPE) voor een hond, genaamd Hildegard. De aanleiding is het gevaar van vossenstaartgras in de SF Bay Area, waarvan de zaden in de oren, neus en ogen van honden kunnen dringen.
Na ontevredenheid over een commercieel product (de OutFox Field Guard)—dat onder andere te kwetsbaar was en het conditioneren van de hond belemmerde—besloot de auteur zelf een oplossing te bouwen. Het proces bestond uit de volgende stappen:
- 3D-scannen: Met de TrueDepth-sensor van een iPhone en de app Scandy Pro werd de kop van de hond gescand.
- Ontwerp: In CAD-software werd een dunne helmschaal ontworpen met behulp van solidify en boolean subtraction technieken.
- Productie: De schaal is 3D-geprint en voorzien van handmatig geboorde gaten voor heat-set inserts.
- Lenzen en padding: Er zijn op maat gemaakte acryl-lenzen vervaardigd via een thermisch vormproces en de binnenkant is afgewerkt met EVA-schuim padding.
Hoewel het eindresultaat kwalitatief hoogwaardig is en handig dient als GoPro-bevestiging, merkt de auteur op dat andere honden de helm als bedreigend ervaren vanwege het onnatuurlijke silhouet, waardoor het gebruik beperkt blijft tot wandelingen buiten het hondenpark.
Puppy PPE
Terwijl een groot deel van het land tijdens COVID thuisbleef, verhuisde ik naar de SF Bay Area en adopteerde ik Hildegard. De Bay Area is een paradijs voor honden, maar wat ik niet wist, is dat er een stil gevaar in het gras loert: het vossenstaartgras (foxtails).
Vossenstaartgras produceert vernadelige zaden die hun weg vinden in de oren, neus, ogen en huid van honden. Ze hebben eenduidige weerhaken waardoor ze snel in de hond migreren, wat infecties en zelfs de dood tot gevolg kan hebben. De meeste hondeneigenaren lijken te denken dat het risico laag genoeg is om het op de gok te spelen. Wij hadden pech: Hilde kreeg twee weken na het begin van het seizoen een vossenstaartgraszaadje in haar oor, wat leidde tot een bezoek aan de spoedkliniek en een rekening van 400 dollar.
De OutFox Field Guard
Onze eerste reactie was de aankoop van een "OutFox Field Guard", een vinyl gecoate maaszak van 50 dollar die de kop van de hond bedekt en beschermt. Ik merkte dat de Outfox een aantal problemen had:
- Het lokt agressie uit bij bepaalde honden, die erin bijten en hem van haar kop trekken. Dit is een beetje gevaarlijk voor Hilde en zorgt snel voor gaten in een vrij dure maaszak, wat het doel ervan tenietdoet.
- Sommige onwetende mensen verwarren de Outfox met een muilkorf en nemen aan dat je hond gevaarlijk is.
- Het is veel moeilijker om snel beloningen te geven, wat een belangrijk onderdeel is van het conditioneren van je hond om een actie te koppelen aan een beloning. Omdat haar bek geblokkeerd is, moeten de snoepjes via de zijkant naar binnen. Dat is onhandig.
- Ze kan niets met haar bek vangen, hoewel ze wel een bal kan dragen (waarbij ze echter opnieuw de dure zak doorboort wanneer ze dichtbijt).
Als je de eenvoud en universaliteit van een zak even negeert, dacht ik dat het mogelijk zou zijn om vossenstaartgras-bescherming te maken die beter past, duurzamer is en haar bek niet blokkeert voor beloningen en apporteren.
Ideeën
Een eerste idee was om de bestaande zak aan te passen met een poort aan de bovenkant, waarschijnlijk vergelijkbaar met een rubberen kabeldoorvoer. Ik heb deze route niet gekozen, hoewel ik het nog zou kunnen proberen, omdat het het duurzaamheidsprobleem niet oplost. Een ander idee was om het mondgebied te versterken met een ander, sterker gaas. Dit heb ik niet gedaan, omdat het saai is en het waarschijnlijk nog moeilijker zou maken voor haar om iets in haar bek te dragen (wat afhangt van het feit dat het gaas genoeg meebuigt om rond een bal of stok te sluiten).
Het ontwerp dat ik uiteindelijk heb gebouwd, vervangt de zachte zak door een dunne helm-schaal die zich aanpast aan de vorm van haar gezicht. De schaal zou vervangbare gaas-inzetten hebben voor de neus en de oren, om het ademend te houden en te voorkomen dat haar gehoor of reukvermogen wordt geblokkeerd.
Een hond 3D-scannen
Honden zijn lastig te meten. Ze bestaan uit curves, ze zijn pluizig in plaats van solide en ze bewegen veel. Mijn "goede" 3D-scanner (een HP SLS 3) zou niet werken; de scansnelheid is veel te laag en hij gaat niet goed om met haar of bont. De enige andere optie die ik had, is de iPhone Truedepth-sensor, wat een redelijk acceptabele scanner blijkt te zijn wanneer je de juiste app gebruikt. Ik gebruikte Scandy Pro. Als je een dier wilt scannen, werkt dit best goed. Voor de scan met hogere resolutie moest ik de frontcamera gebruiken, wat het lastig maakt om te zien wat je doet. Scandy verkoopt een kleine periscoopspiegel om de scanner om te draaien zodat je hem naar voren kunt richten, maar ik was ongeduldig en kreeg een voldoende resultaat zonder deze.
Ontwerp, prototype en printen
Ik ben eerlijk: mijn ontwerp is duidelijk afgeleid van een stuk bestaande uitrusting dat ik heb gezien bij politiehonden. Met dit concept in mijn hoofd sprong ik direct in CAD, zonder al te veel tijd te besteden aan de vraag of het wel zou lukken om het aan Hilde's kop te bevestigen.
De stappen om een object als dit te modelleren waren:
Zodra er een vorm is die past bij de bedoeling, schakelen we over naar het denken in solids. De schaal krijgt een uniforme dikte (Solidify), en ik teken volumes die de boutgaten en andere kenmerken vertegenwoordigen, die via een Boolean subtraction uit het model worden verwijderd. Ik overwoog om solide CAD-software te gebruiken (zoals Onshape of Solidworks), maar ik merkte dat het maken van 3D-gebogen vormen in die software onnodig traag was voor mijn doeleinden. Een enkele 3D-spline maken? Dan moet je bereid zijn deze twee keer vanuit twee hoeken te tekenen, en vergeet niet dat elk controlepunt op de ene curve moet corresponderen met de andere! Nee bedankt.
De lenzen
Ik besloot om op maat gemaakte lenzen te maken, in plaats van het ontwerp aan te passen aan standaardlenzen. Ik was nieuwsgierig om een nieuwe techniek voor het maken van lenzen te proberen, waarbij de buitenrand van de lens (in dit geval de 3D-gebogen rand) op zijn plaats wordt gefixeerd terwijl een plaat plastic wordt verhit, waarna het middelste deel (dat helder moet blijven) vrij in een gat in de malvorm mag zakken.
Vacuümvormen (waarbij de lens tegen een expliciet gedefinieerde vorm wordt gezogen) zou waarschijnlijk ook gewerkt hebben, maar naar mijn ervaring krijg je de beste helderheid van de lens wanneer er niets het hete plastic aanraakt tijdens het vormen. Een eerdere poging tot het vacuümvormen van een vizier voor een motorhelm resulteerde in een waas op het oppervlak en veel laaglijnen op de plekken waar ik helderheid nodig had. Het is wellicht mogelijk om de waas weg te polijsten met een vlam; die route moet ik bij een toekomstige build proberen.
Omdat er geen temperatuurregeling was in de vacuümvormer, verhitte ik het acryl zo ver mogelijk van het element af. Na het toevoegen van de riemen is dit het uitzicht aan de binnenkant:
- Links: Ontwerp & fit prototype 1, geprint in Draft resin.
- Rechts: Afgewerkt product, met EVA-schuim padding en hars-inzetten om de vervangbare lenzen en oorbeschermers op hun plek te houden.
Hoe is het gegaan?
Het goede: Qua kwaliteit ben ik erg tevreden met het resultaat. Omdat ik de buitenste schaal zo snel mogelijk naar de printer wilde sturen, voordat ik het ontwerp voor de bevestigingsinzetten voor de oog- en oorbeschermers had voltooid, had ik niet veel schroefgaten in de schaal gedefinieerd. Om het proces te versnellen, heb ik de gaten voor de heat-set inserts handmatig geboord met de bevestigingsinzetten als boorgids, wat uitstekend werkte, hoewel het arbeidsintensief was. Het printen of gieten van de insertgaten zou de juiste methode zijn als dit op grotere schaal geproduceerd zou worden.
De fabricage van de schuimrubberen padding was een bijzaak, omdat deze normaal gesproken verborgen is. Deze is vrij grof met de hand gesneden. Als ik een lasersnijder bij de hand had gehad, had ik liever het patroon als één stuk ontworpen en gesneden.
Het slechte: Tijdens het testen werd mijn onwetendheid over de grillen van de hondenspsychologie duidelijk. Het lijkt erop dat andere honden ook niet erg goed reageren op deze hoofdbedekking. Vooral grotere honden vinden het bedreigend, waardoor ik voorzichtig ben met het gebruik ervan in het hondenpark voor de veiligheid van Hilde. Daarom zal het gereserveerd blijven voor wandelingen en andere activiteiten.
Verschillende mensen hebben me verteld dat honden erg gevoelig zijn voor silhouetten. Ik had gehoopt dat het silhouet van deze helm meer op een "hond" zou lijken dan dat van de OutFox, maar blijkbaar is dat niet het hele verhaal. Ik zou een versie 2 kunnen proberen waarbij beide oren in één "kap" zitten; misschien is dat ongebruikelijk in plaats van bedreigend. Andere vragen voor het veld van de hondenspsychologie: speelt kleur een rol? Misschien zou schilderen in honden-achtige kleuren helpen.
De zilveren rand: De helm lijkt comfortabel voor Hilde en hij werkt erg goed als bevestigingspunt voor een GoPro. Het is erg leuk om de wereld vanuit haar perspectief te zien. Wie had gedacht dat honden zo snel bewegen?
Puppy PPE
Terwijl een groot deel van het land tijdens COVID thuisbleef, verhuisde ik naar de SF Bay Area en adopteerde ik Hildegard. De Bay Area is een paradijs voor honden, maar wat ik niet wist, is dat er een stil gevaar in het gras loert: het vossenstaartgras (foxtails).
Vossenstaartgras produceert vernadelige zaden die hun weg vinden in de oren, neus, ogen en huid van honden. Ze hebben eenduidige weerhaken waardoor ze snel in de hond migreren, wat infecties en zelfs de dood tot gevolg kan hebben. De meeste hondeneigenaren lijken te denken dat het risico laag genoeg is om het op de gok te spelen. Wij hadden pech: Hilde kreeg twee weken na het begin van het seizoen een vossenstaartgraszaadje in haar oor, wat leidde tot een bezoek aan de spoedkliniek en een rekening van 400 dollar.
De OutFox Field Guard
Onze eerste reactie was de aankoop van een "OutFox Field Guard", een vinyl gecoate maaszak van 50 dollar die de kop van de hond bedekt en beschermt. Ik merkte dat de Outfox een aantal problemen had:
- Het lokt agressie uit bij bepaalde honden, die erin bijten en hem van haar kop trekken. Dit is een beetje gevaarlijk voor Hilde en zorgt snel voor gaten in een vrij dure maaszak, wat het doel ervan tenietdoet.
- Sommige onwetende mensen verwarren de Outfox met een muilkorf en nemen aan dat je hond gevaarlijk is.
- Het is veel moeilijker om snel beloningen te geven, wat een belangrijk onderdeel is van het conditioneren van je hond om een actie te koppelen aan een beloning. Omdat haar bek geblokkeerd is, moeten de snoepjes via de zijkant naar binnen. Dat is onhandig.
- Ze kan niets met haar bek vangen, hoewel ze wel een bal kan dragen (waarbij ze echter opnieuw de dure zak doorboort wanneer ze dichtbijt).
Als je de eenvoud en universaliteit van een zak even negeert, dacht ik dat het mogelijk zou zijn om vossenstaartgras-bescherming te maken die beter past, duurzamer is en haar bek niet blokkeert voor beloningen en apporteren.
Ideeën
Een eerste idee was om de bestaande zak aan te passen met een poort aan de bovenkant, waarschijnlijk vergelijkbaar met een rubberen kabeldoorvoer. Ik heb deze route niet gekozen, hoewel ik het nog zou kunnen proberen, omdat het het duurzaamheidsprobleem niet oplost. Een ander idee was om het mondgebied te versterken met een ander, sterker gaas. Dit heb ik niet gedaan, omdat het saai is en het waarschijnlijk nog moeilijker zou maken voor haar om iets in haar bek te dragen (wat afhangt van het feit dat het gaas genoeg meebuigt om rond een bal of stok te sluiten).
Het ontwerp dat ik uiteindelijk heb gebouwd, vervangt de zachte zak door een dunne helm-schaal die zich aanpast aan de vorm van haar gezicht. De schaal zou vervangbare gaas-inzetten hebben voor de neus en de oren, om het ademend te houden en te voorkomen dat haar gehoor of reukvermogen wordt geblokkeerd.
Een hond 3D-scannen
Honden zijn lastig te meten. Ze bestaan uit curves, ze zijn pluizig in plaats van solide en ze bewegen veel. Mijn "goede" 3D-scanner (een HP SLS 3) zou niet werken; de scansnelheid is veel te laag en hij gaat niet goed om met haar of bont. De enige andere optie die ik had, is de iPhone Truedepth-sensor, wat een redelijk acceptabele scanner blijkt te zijn wanneer je de juiste app gebruikt. Ik gebruikte Scandy Pro. Als je een dier wilt scannen, werkt dit best goed. Voor de scan met hogere resolutie moest ik de frontcamera gebruiken, wat het lastig maakt om te zien wat je doet. Scandy verkoopt een kleine periscoopspiegel om de scanner om te draaien zodat je hem naar voren kunt richten, maar ik was ongeduldig en kreeg een voldoende resultaat zonder deze.
Ontwerp, prototype en printen
Ik ben eerlijk: mijn ontwerp is duidelijk afgeleid van een stuk bestaande uitrusting dat ik heb gezien bij politiehonden. Met dit concept in mijn hoofd sprong ik direct in CAD, zonder al te veel tijd te besteden aan de vraag of het wel zou lukken om het aan Hilde's kop te bevestigen.
De stappen om een object als dit te modelleren waren:
Zodra er een vorm is die past bij de bedoeling, schakelen we over naar het denken in solids. De schaal krijgt een uniforme dikte (Solidify), en ik teken volumes die de boutgaten en andere kenmerken vertegenwoordigen, die via een Boolean subtraction uit het model worden verwijderd. Ik overwoog om solide CAD-software te gebruiken (zoals Onshape of Solidworks), maar ik merkte dat het maken van 3D-gebogen vormen in die software onnodig traag was voor mijn doeleinden. Een enkele 3D-spline maken? Dan moet je bereid zijn deze twee keer vanuit twee hoeken te tekenen, en vergeet niet dat elk controlepunt op de ene curve moet corresponderen met de andere! Nee bedankt.
De lenzen
Ik besloot om op maat gemaakte lenzen te maken, in plaats van het ontwerp aan te passen aan standaardlenzen. Ik was nieuwsgierig om een nieuwe techniek voor het maken van lenzen te proberen, waarbij de buitenrand van de lens (in dit geval de 3D-gebogen rand) op zijn plaats wordt gefixeerd terwijl een plaat plastic wordt verhit, waarna het middelste deel (dat helder moet blijven) vrij in een gat in de malvorm mag zakken.
Vacuümvormen (waarbij de lens tegen een expliciet gedefinieerde vorm wordt gezogen) zou waarschijnlijk ook gewerkt hebben, maar naar mijn ervaring krijg je de beste helderheid van de lens wanneer er niets het hete plastic aanraakt tijdens het vormen. Een eerdere poging tot het vacuümvormen van een vizier voor een motorhelm resulteerde in een waas op het oppervlak en veel laaglijnen op de plekken waar ik helderheid nodig had. Het is wellicht mogelijk om de waas weg te polijsten met een vlam; die route moet ik bij een toekomstige build proberen.
Omdat er geen temperatuurregeling was in de vacuümvormer, verhitte ik het acryl zo ver mogelijk van het element af. Na het toevoegen van de riemen is dit het uitzicht aan de binnenkant:
- Links: Ontwerp & fit prototype 1, geprint in Draft resin.
- Rechts: Afgewerkt product, met EVA-schuim padding en hars-inzetten om de vervangbare lenzen en oorbeschermers op hun plek te houden.
Hoe is het gegaan?
Het goede: Qua kwaliteit ben ik erg tevreden met het resultaat. Omdat ik de buitenste schaal zo snel mogelijk naar de printer wilde sturen, voordat ik het ontwerp voor de bevestigingsinzetten voor de oog- en oorbeschermers had voltooid, had ik niet veel schroefgaten in de schaal gedefinieerd. Om het proces te versnellen, heb ik de gaten voor de heat-set inserts handmatig geboord met de bevestigingsinzetten als boorgids, wat uitstekend werkte, hoewel het arbeidsintensief was. Het printen of gieten van de insertgaten zou de juiste methode zijn als dit op grotere schaal geproduceerd zou worden.
De fabricage van de schuimrubberen padding was een bijzaak, omdat deze normaal gesproken verborgen is. Deze is vrij grof met de hand gesneden. Als ik een lasersnijder bij de hand had gehad, had ik liever het patroon als één stuk ontworpen en gesneden.
Het slechte: Tijdens het testen werd mijn onwetendheid over de grillen van de hondenspsychologie duidelijk. Het lijkt erop dat andere honden ook niet erg goed reageren op deze hoofdbedekking. Vooral grotere honden vinden het bedreigend, waardoor ik voorzichtig ben met het gebruik ervan in het hondenpark voor de veiligheid van Hilde. Daarom zal het gereserveerd blijven voor wandelingen en andere activiteiten.
Verschillende mensen hebben me verteld dat honden erg gevoelig zijn voor silhouetten. Ik had gehoopt dat het silhouet van deze helm meer op een "hond" zou lijken dan dat van de OutFox, maar blijkbaar is dat niet het hele verhaal. Ik zou een versie 2 kunnen proberen waarbij beide oren in één "kap" zitten; misschien is dat ongebruikelijk in plaats van bedreigend. Andere vragen voor het veld van de hondenspsychologie: speelt kleur een rol? Misschien zou schilderen in honden-achtige kleuren helpen.
De zilveren rand: De helm lijkt comfortabel voor Hilde en hij werkt erg goed als bevestigingspunt voor een GoPro. Het is erg leuk om de wereld vanuit haar perspectief te zien. Wie had gedacht dat honden zo snel bewegen?
Groetjes,