هذا الجهاز مخصص 3D يطبع منحوتات السيراميك لا يصدق - 💡 Fix My Ideas

هذا الجهاز مخصص 3D يطبع منحوتات السيراميك لا يصدق

هذا الجهاز مخصص 3D يطبع منحوتات السيراميك لا يصدق


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

يستكشف بحثي الطرق غير التقليدية لإنشاء نوع ثلاثي الأبعاد بمواد وتقنيات فريدة لتصميم الكتابة - مثل السيراميك والطباعة ثلاثية الأبعاد لسطح المكتب. يعكس هذا البحث تطور التصنيع الرقمي والممارسات المطبعية غير التقليدية في العصر الرقمي الجديد. لقد صنعت نوعًا من السيراميك ثلاثي الأبعاد كسلسلة من الاستكشافات الطباعية للطعن والبحث عن طريقة جديدة لإنشاء نوع ملموس في الفضاء ثلاثي الأبعاد.

أنا مصمم جرافيك وصانع يحب النوع ثلاثي الأبعاد. لقد عمل العديد من محترفي التصميم الجرافيكي ومصممي الكتابة في مساحة ثنائية الأبعاد خصيصًا لإنشاء الكتابة. أثرت هذه الممارسة على "الصندوق الزجاجي" الذي يحد من إنشاء الكتابة في التباين العالي بين الكتابة والخلفية. ومع ذلك ، لا توجد حروف الكتابة ثلاثية الأبعاد ، بدلاً من الكتابة المطبوعة على الورق ، على المساحة الثابتة للصفحة. هذه الحروف تكتسب خصائص جديدة مثل الملمس والبنية والحجم وحتى التفاعل.

كممارسة فنية وطباعية ، يتقارب النوع ثلاثي الأبعاد لأن لكل من التعبير الفني وتقنية البناء والأهمية المادية دور تلعبه لإنشاء حروف في فراغ ثلاثي الأبعاد. توفر هذه التقنية الجديدة أدوات جيدة لممارسة الطباعة غير التقليدية. أحب أن أشارك ما تعلمته من ممارستي الإبداعية.

بناء بلدي أداة

في عام 2014 ، صنعت قطعًا مصنوعة يدويًا من السيراميك من أجل صنع نوع معياري - لقد صنعت قوالب من الجبس وقطعة من قطعة. منذ صيف عام 2015 ، كنت مهتمًا أيضًا بإمكانية الجمع بين الطباعة ، والسيراميك ، والطباعة ثلاثية الأبعاد كوسيلة بديلة لاستخدام ميزات التكنولوجيا الفائقة. لفتت الطباعة المكتبية ثلاثية الأبعاد انتباهي خاصةً لأنها لا تحتاج إلى المساحة والمعدات اللازمة لاستوديو الصلصال. يمكنني عمل تصميمات أكثر تعقيدًا وأكثر تنوعًا باستخدام الأداة الجديدة. مع الطابعة دلتا ثلاثية الأبعاد ذات التصميم الذاتي وطارد أوجيه ، أتمكن من طباعة أجسام سيراميك مطبوعة ثلاثية الأبعاد صغيرة ومتوسطة الحجم يصل طولها إلى 300 ملم ويبلغ قطرها 300 ملم.

تم تصميم طابعة 3D الخزفية الخاصة بي بناءً على طابعة ثلاثية الأبعاد من دلتا. في صيف عام 2015 ، اشتريت مجموعة طابعة ثلاثية الأبعاد DIY. لقد كنت ألعب مع الطابعات ثلاثية الأبعاد مفتوحة المصدر على غرار دلتا لمعرفة ما يمكنني فعله بهذه الأداة الجديدة والتكنولوجيا. هناك عدة أنواع مختلفة من الطابعات ثلاثية الأبعاد و RepRap هي واحدة من المشاريع المفتوحة المصدر الشهيرة. طابعات RepRap قادرة على إنتاج أجزائها الخاصة - وليس كل جزء ، ولكنها قادرة على طباعة بعض الأجزاء - وجعلها قابلة للنسخ المتماثل ذاتيًا. نظرًا لأن الكثيرين يستطيعون إنشاء آلات RepRap الخاصة بهم بتكلفة منخفضة ، فهي واحدة من أكثر الطابعات ثلاثية الأبعاد بأسعار معقولة للمصممين والفنانين والمصنعين.

بالنسبة لي ، الميزة الأكثر إثارة في هذه الطابعات ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد هي أنه يمكنني إنشاء أداة خاصة بي وتخصيصها لصنع شيء ما. نظرًا لعدم وجود طابعة ثلاثية الأبعاد يمكنها طباعة الصلصال ، احتجت إلى صنع طابعة خاصة بي. ببساطة ، صنعت أدواتي الخاصة لصنع شيء لم أكن قادراً على صنعه بيدي. عندما بحثت عن صنع طابعة ثلاثية الأبعاد من السيراميك DIY ، وجدت منشورًا على Make: لقد تأثرت حقًا. على الرغم من أنني لم أستخدم نسخة جوناثان ، فقد ساعدني ذلك في رؤية طريقي للقيام بذلك أيضًا ، وقد فعلت ذلك بطريقتي الخاصة.

هوائي كلاي الطارد

بعد بناء ومعايرة أول طابعة ثلاثية الأبعاد من طراز DIY Delta ، قمت بإنشاء جهاز بخار الصلصال الخاص بي. في البداية ، حاولت استخدام موزعات الغراء ، لكنهم لم يتمكنوا من قذف الصلصال جيدًا. أيضًا ، لا يمكنني استخدام PSI أعلى لسحب الصلصال بسبب بعض مشكلات الأمان. في نهاية المطاف ، قمت بتصنيع جهاز بثق الطين الخاص بي والحاوية بأنابيب PVC التي يمكنها تحمل ارتفاع PSI. الجزء الأكثر صعوبة هو جعله محكم الإغلاق ويتحمل حتى 80 PSI. تقول الأنابيب إنها تستطيع مقاومة ما يصل إلى 330 PSI ، لكنني لم أختبر أعلى من 95 PSI.

ملاحظة: PVC ليس مادة آمنة للضغط. يرجى مواد أخرى مثل الصلب لتجنب الاصابة المحتملة.

لقد صنعت عدة نماذج أولية باستخدام الأنابيب البلاستيكية ووصلات التوصيل والنسخة الرابعة كانت تعمل بشكل صحيح دون أي تسرب. على الرغم من أنني صنعت آلة بخار طينية جيدة ، إلا أنه لم يكن من السهل طباعة الطين. تطلب الأمر عدة مطبوعات اختبار للعثور على تكوينات PSI والتشريح الصحيحة. كانت الأعمال المبكرة أشكالًا هندسية بسيطة ولديها بعض المشكلات ، لكنني كنت متحمسًا جدًا لصنع أشياء خزفية جديدة.

طابعة دلتا متوسطة الحجم على مدار فصل الصيف ، قمت بعمل عدد لا بأس به من النماذج الأولية وأردت تصميم طابعة متخصصة للصلصال. كانت الخطوة التالية للمشروع الجديد هي إنشاء طابعة ثلاثية الأبعاد خاصة بي يمكنها طباعة كائنات خزفية صغيرة ومتوسطة الحجم. نظرًا لأن الطابعة الأولى لم تكن قادرة على طباعة القطع الأكبر ، فقد أردت إنشاء نسخة مطورة. كما ذكرت ، فإن RepRap قادرة على إنتاج أجزائها الخاصة ، مما يجعلها قابلة للنسخ الذاتي. في أحد الأيام ، أدركت أن الطابعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بي قادرة على إنتاج طابعة جديدة ، وأردت تصنيع نسخة أكبر من طابعة ثلاثية الأبعاد على طراز دلتا. كان هناك العديد من المشاكل الفنية والميكانيكية.

لإنشاء الطابعة ، قمت بطباعة الأجزاء باستخدام طابعة 3D وأجزاء الطلب: أعمدة الصلب والمحركات والمفاتيح و Arduino ، إلخ. ولصنع الأجزاء العلوية والسفلية ، استخدمت ورقة MDF ، لكنني لم أحصل على الدقة التي أردتها بدون CNC. لذلك ، حاولت إيجاد مساحة بها قاطع ليزر لقطع شبكي. أخيرًا ، تمكنت من الوصول إلى أداة القطع بالليزر في حرم جامعة ولاية أبالاشيان بعد الانتقال إلى ولاية كارولينا الشمالية للحصول على وظيفة جديدة.

على الرغم من أنني امتلكت جميع الأجزاء ، إلا أنني كافحت لجعل الطابعة تعمل بشكل صحيح لمدة شهرين تقريبًا. واجهت مشكلة في المعايرة ولم أكن أعرف كيفية إصلاحها. نظرًا لعدم وجود أي فكرة عن البرنامج الثابت لـ Arduino ولوحة Ramp ولا أحد يستطيع أن يعلمني ، فإنني حصلت على معلومات غوغل لمعرفة كيفية إنشاء البرامج الثابتة الصحيحة. اختبرت أكثر من 40 برنامجًا مختلفًا. لقد كانت مهمة شاقة لاختبار العديد من التكوينات المختلفة ، ولكن هذا ما أتقنه. في يوم الأحد الموافق 25 أكتوبر 2015 ، قمت بحل المشكلة وبدأت الطابعة في العمل بشكل صحيح. لقد اختبرت المعايرة باستخدام قلم وورقة لأنه يظهر تدرجًا حسب قيمة Z الدقيقة ويسمح لك بالعثور على المعايرة. كانت الكلمة الأولى التي كتبت مع طابعتي هي "مرحبا". الآن يمكنني كتابة كلمات أكثر تعقيدًا باستخدام الجهاز الخاص بي. لقد قدمت بطاقة عطلة لأصدقائي مع الجهاز.

لقد درست التصميم الجرافيكي لأكثر من 10 سنوات وليس لديّ درجة علمية في السيراميك أو الهندسة. على الرغم من أنني لدي بعض المعرفة بالخزف من المقررات الاختيارية الفنية وبعض المعرفة بالترميز ، إلا أنها لم تكن كافية. بالتأكيد ، لقد استغرق الأمر بعض الوقت لتعليم نفسي كيفية بناء طابعة 3D الخاصة بي وطارد الطين. ومع ذلك ، أنا صانع المولود الطبيعي وجيد في وظائف شاقة. أبدأ بفكرة طموحة وأنا على استعداد للتعامل مع استكشاف الأخطاء وإصلاحها التي لا نهاية لها. لقد صنعت نموذجًا أوليًا مع فكرة ، وقمت باختبار النموذج الأولي ، ووثقت النتيجة ، وقمت بإنشاء نموذج أولي آخر مثل المصممين الآخرين الذين يقدرون قيمة عملية التصميم تقديراً عالياً. من أجل حل المشاكل ، أحتاج إلى التعلم من خلال إحراز التقدم وتوثيقه. أتعلم من كل فشل ونجاح.

الطين هو مادة رائعة وحساسة. كان من الضروري إيجاد اللزوجة الصحيحة للطين. لا ينبغي أن تكون لينة جدا أو صلبة جدا. إذا كان الطين صلبًا جدًا ، فلا يمكن قذفه بسلاسة. وإذا كانت ناعمة جدًا ، فلديها فرصة أكبر للانهيار أثناء الطباعة.

لقد بدأت مع الطين الأبيض منخفض النار لأنه يحتوي على عدد أقل من الجسيمات ولينة بما فيه الكفاية ليتم قذفها بسهولة. نظرًا لأن الطين ليس عادةً ناعمًا بدرجة كافية ، فيجب خلطه بالماء الزائد. لا بد لي من إضافة مياه إضافية لجعلها لينة ، ولكن هذا تسبب في الانهيار أثناء الطباعة.

لم تكن المطبوعات المبكرة معقدة وكان من السهل نسبيًا طباعتها. ومع ذلك ، النماذج ثلاثية الأبعاد المعقدة ليست سهلة الطباعة بسبب الانهيار. كان الحل المؤقت للمشكلة هو استخدام مسدس حراري لتجفيف الطين الرطب بشكل أسرع. لقد قمت مؤخرًا بتركيب ثلاثة مراوح بطول 120 ملم على الطابعة والتي تنفخ الهواء عبر سرير الطباعة. ليس الحل النهائي ، لكنه يساعد.

لدي عدة أفكار لحل هذه المشكلة بطريقة أكثر فعالية وسأختبرها قريبًا. لأنني لا أستطيع استخدام المواد الداعمة ، كان علي أن أفكر في كيفية تصميم هياكل ذاتية الدعم بدون دعم.

منذ أن استطعت إعادة استخدام الصلصال غير المصلح ، استعادت معظم أخطاءي الخاطئة. ومع ذلك ، فإنني أقدر النسخ المطبوعة والمطبوعات الخاطئة لأنهم يتركون بعض التعليق على الوعد بالتلفيق الرقمي. أحب أصدقائي الفنانين المطبوعات المنهارة أو المسقطة. لذلك ، لا أسترجع بعض الأخطاء المطبعية المثيرة للاهتمام وأحيانًا أطبع شيئًا وأضعه لجعل شيئًا جديدًا تمامًا - أدعوه يتعاون بجدية.

لجعل أحدث تمثال لي مطبعي ، كنت أنوي أن أطبع كتابًا خاطئًا فوضويًا في القاع وأن أطبع الطبقات التالية بشكل تدريجي جيدًا. على الرغم من أنها أكثر صعوبة من الطباعة العادية ، إلا أنها تظهر أشكالًا مثيرة للاهتمام وأريد أن ألعب بها أكثر. بناء أداة بلدي ، الطارد اوجير الطارد

في صيف عام 2016 ، أردت صنع آلة بثق جديدة لأنني لم أستطع طباعة أشكال أكثر تعقيدًا باستخدام جهاز بخار الطين الهوائي الخاص بي. وفقًا لبحثي ، يستخدم عدد قليل من شركات توزيع الغراء وبعض الأشخاص صمامًا للتحكم في قذف العجينة.

مرة أخرى ، استفدت من الطابعة ثلاثية الأبعاد لصنع أدواتي الخاصة. لقد صممت مسامير اوجير والسكن على الكركدن وطبعت بها. لأكثر من ثلاثة أسابيع ، قمت بتصميم واختبار 56 مسامير مختلفة و 8 علب. تتم طباعة مسامير والإسكان مع جيش التحرير الشعبى الصينى. نظرًا لوجود تسرب على الطارد ، كنت بحاجة إلى العديد من الاختبارات لحل المشكلة. الطارد اوجير بلدي يظهر نتائج رائعة جدا. مزيج من اوجير # 55 والسكن # 7 كان يعمل بشكل جيد معا على الرغم من أن هناك بعض القضايا. أخطط لتطويره أكثر.

الطباعة واطلاق النار الطين والمعادن الثمينة

لقد قمت بطباعة أجسام طينية مختلفة: الطين الأبيض ، والأواني الفخارية ، والخزف ، والطين المعدني الثمين (النحاس). معظم الأجسام الطينية تكون متشابهة للغاية إذا لم يكن لديها جروج (مادة جسيمية). ومع ذلك ، لديهم معدلات انكماش مختلفة. هذا هو السبب في أنك تحتاج إلى اختبار عملية إطلاق النار.

بعد الطبعات الناجحة ، اتبع خطوتين لإطلاق النار ؛ اطلاق النار الحجري والتزجيج. خلال كل عملية إطلاق ، يصل الطين إلى درجات حرارة معينة لضمان نضوج أجسام الصلصال في السيراميك. ينبغي إطلاق أجسام طين مختلفة عند درجات حرارة مختلفة لتنضج أجسام الصلصال ، أي بعبارة أخرى ، لتزجيج الطين. يحدث الانكماش في مرحلة التزجيج. عندما تحصل على الصلصال من لوازم الفخار ، فإنه يخبرك عن درجة الحرارة التي يجب أن تستخدمها - ويسمى المخروط في السيراميك. الاسم المستمد من المخروط البيرومتري المستخدم لقياس العمل الحراري. في هذه الأيام ، أستخدم البورسلين متوسط ​​المدى (مخروط 5-6. 2167 - 2232F)

تعد طباعة الطين الثمين (المعروف أيضًا باسم PMC) مشروعًا تعاونيًا مثيرًا مع Marissa Saneholtz. يتكون الطين المعدني من جزيئات دقيقة جدًا من المعادن مثل النحاس والبرونز والفضة. هذه المعادن مختلطة مع الموثق والماء لجعلها تشبه الطين. نظرًا لأنه يمكن تشكيله مثل الصلصال الطري ، فقد يتم استخدامه لصنع المجوهرات والمنحوتات الصغيرة. أنها مكلفة نسبيا بالمقارنة مع غيرها من الطين والمعادن. الطين النحاس هو أغلى المواد التي استخدمتها.

PMC يتطلب عملية طباعة مماثلة ، ولكن يختلف قليلا. كما هو الحال مع الأجسام الطينية الأخرى ، أقوم بخلط قطعة من الطين والماء حتى يصل إلى درجة معينة من الاتساق. لأنه مادة باهظة الثمن ، لا يمكنني طباعة قطعة كبيرة وأحاول ألا أضيعها. بعد طباعة الطباعة ، يجب تجفيفها قبل إطلاقها. بمجرد أن يصبح جافًا ، يصبح الطين قاسيًا ، مما يجعل من السهل إجراء بعض اللمسات الأخيرة. ومع ذلك ، يمكن أن تكون هشة وحساسة حسب التصميم. يمكن إطلاق الصلصال بعدة طرق ، لكننا استخدمنا فرنًا كهربائيًا لإطلاق PMC ثلاثي الأبعاد المطبوع. بعد إطلاق النار ، فإنها تحتاج إلى أن تكون هبط ليكون مصقول. لمزيد من التفاصيل ، انظر صفحتي على العملية هنا.

جلبت هذه المواد لنا تحديات مختلفة. كان معدل الانكماش أعلى منه مع الطين الأخرى ولديهم تشققات في بعض الأحيان. لقد حولت القطعة المتشققة إلى بروش جميل مع عنصر خزفي مطبوع ثلاثي الأبعاد. لقد وجدنا معدل الانكماش وأنتجنا أجسامًا نحاسية صغيرة ثلاثية الأبعاد مطبوعة. إنها مجرد الجولة الأولى ونخطط لاستكشافها أكثر.

عملية الطباعة 3D الطين

الخطوة 01: إنتاج نموذج ثلاثي الأبعاد باستخدام التصميم بمساعدة الكمبيوتر (أنا أستخدم وحيد القرن).

الخطوة 02: تحويل رسم CAD إلى ملف STereoLithography (STL).

الخطوة 03: شريحة النموذج ثلاثي الأبعاد وإنشاء G-code (أنا أستخدم Repetier Host Mac).

الخطوة 04: إعداد الجهاز وتحميل الطين في الطارد DIY الطين.

الخطوة 05: اسمح للطابعة ثلاثية الأبعاد بعملها. قد يختلف وقت الطباعة حسب التعقيد والحجم.

الخطوة 06: قم بإزالة الكائن المطبوع من الجهاز واتركه حتى يجف تمامًا.

الخطوة 07: للسيراميك ، واطلاق النار bisque واطلاق النار. (تحتاج PMC أيضًا إلى عمليتي إطلاق خطوتين)

البرمجيات

أنا مصمم جرافيك واستخدمت أجهزة كمبيوتر Mac لفترة طويلة. لذلك ، أنا أستخدم Rhinoceros 5 لنظام التشغيل Mac لتصميم النماذج ثلاثية الأبعاد. لقد استخدمت Rhino فقط لمدة عام ولم يكن من السهل التكيف مع برنامج CAD ثلاثي الأبعاد. مع تحسن مهارتي في تصميم النماذج ثلاثية الأبعاد ، يمكنني تصميم أشكال أكثر تعقيدًا. عندما أحتاج إلى تصميم شكل عضوي ، أستخدم Sculptris أيضًا. Sculptris هو برنامج مثير للاهتمام للنحت الرقمي. أيضًا ، استخدم Slic3r لإنشاء مضيف g-code و Repetier 1.0.1 لنظام التشغيل Mac للتحكم في الطابعة ثلاثية الأبعاد. عندما أحتاج إلى تصميم نوع ثلاثي الأبعاد أو تصميم معقد ، أقوم بتصميم بعض الأشكال في Adobe Illustrator واستيراد الملف إلى Rhino. عندما أحتاج إلى إجراء مسح ثلاثي الأبعاد ، أستخدم MS Kinect و Skanect لتفحص الأشكال أو الكائنات البشرية ثلاثية الأبعاد.

ماذا بعد؟

أنا في الأوساط الأكاديمية ومهمتي هي مشاركة ما تعلمته من بحثي. أريد أن أشارك أعمالي المبدعين من خلال المؤتمرات والمعارض.سيكون طلابي قادرين على أخذ فصل دراسي بالطريقة الرقمية التي تغطي التصميم ثنائي الأبعاد وثلاثي الأبعاد والتصنيع الرقمي. لقد اختبرت ما يمكنني صنعه باستخدام هذه التقنية الجديدة وسأقوم بعمل المزيد واختبار المزيد. أخطط لتقديم طلب للحصول على بعض المنح البحثية لبناء طابعة أكبر وأكبر من الطين. باستخدام الطابعة الجديدة ، أرغب في طباعة منحوتات مطبعية ثلاثية الأبعاد على مستوى البشر بالطين أو الخرسانة. كذلك ، آمل أن أشارك بعض الاستكشافات الجديدة مع الجهاز الجديد هنا في هذه المدونة في المستقبل القريب.

شكرا لقرائتك. أنا أبحث دائمًا عن فرص وأماكن لإظهار بحثي. يرجى الاتصال بي إذا كنت مهتمًا بورشة عمل أو حديث فنان أو معرض.

تستطيع أن ترى أحدث عمل لي على Instagram الخاص بي.



قد تكون مهتمة

اكتساب الخبرة والمعرفة مع Maker Corps في Maker Faire

اكتساب الخبرة والمعرفة مع Maker Corps في Maker Faire


جسر صيني قديم صممه الطلاب

جسر صيني قديم صممه الطلاب


ستة دروس عن التفكير كصانع

ستة دروس عن التفكير كصانع


برايتون صانع ميني فير القادمة في نهاية هذا الاسبوع

برايتون صانع ميني فير القادمة في نهاية هذا الاسبوع






المشاركات الأخيرة