Esta máquina personalizada 3D imprime increíbles esculturas de cerámica - 💡 Fix My Ideas

Esta máquina personalizada 3D imprime increíbles esculturas de cerámica

Esta máquina personalizada 3D imprime increíbles esculturas de cerámica


Autor: Ethan Holmes, 2019

Mi investigación explora métodos no convencionales de creación de tipos tridimensionales con materiales y técnicas únicas para el diseño de tipos, como la cerámica y la impresión 3D de escritorio. Esta investigación reflexiona sobre el desarrollo de la fabricación digital y las prácticas tipográficas no convencionales en la nueva era digital. He hecho tipos cerámicos tridimensionales como una serie de exploraciones tipográficas para desafiar y buscar una nueva forma de crear tipos tangibles en el espacio tridimensional.

Soy un diseñador gráfico y un fabricante que ama el tipo 3D. Muchos profesionales del diseño gráfico y diseñadores de tipos han trabajado en espacios 2D exclusivamente para crear tipos. Esta práctica ha influido en la "caja de vidrio" que limita la creación de tipos en el alto contraste entre el tipo y el fondo. Sin embargo, las letras de tipo 3D, a diferencia del tipo impreso en papel, no se encuentran en el espacio estático de una página. Estas letras adquieren nuevas características como textura, estructura, volumen e incluso interactividad.

Como práctica artística y tipográfica, el tipo 3D es convergente ya que la expresión artística, la técnica de construcción y la materialidad tienen un papel que desempeñar para crear letras en el espacio tridimensional. Esta nueva tecnología proporcionaría buenas herramientas para la práctica tipográfica no convencional. Me gusta compartir lo que he aprendido de mi práctica creativa.

Construyendo mi propia herramienta

En 2014, hice piezas de cerámica hechas a mano para crear el tipo modular; hice moldes de yeso y fundí pieza por pieza. Desde el verano de 2015, también me ha interesado la posibilidad de combinar la tipografía, la cerámica y la impresión en 3D como una forma alternativa de utilizar las funciones de alta tecnología. La impresión 3D de escritorio atrajo mi atención, especialmente porque no necesita el espacio y el equipo para un estudio de arcilla. Puedo hacer diseños más complejos y una mayor variedad de diseños modulares con la nueva herramienta. Con la impresora 3D de tipo delta de fabricación propia y un extrusor de barrena, puedo imprimir objetos de cerámica impresos en 3D a pequeña y mediana escala de hasta 300 mm de altura con un diámetro de 300 mm.

Mi impresora 3D de cerámica fue construida en base a una impresora 3D de estilo delta. En el verano de 2015, compré un kit de impresora 3D de bricolaje. He estado jugando con las impresoras 3D de estilo delta de código abierto para descubrir qué puedo hacer con esta nueva herramienta y tecnología. Hay varios tipos diferentes de impresoras 3D y RepRap es uno de los famosos proyectos de código abierto. Las impresoras RepRap pueden producir sus propias partes (no todas, pero pueden imprimir algunas partes) y hacerla auto-replicativa. Debido a que muchos pueden construir sus propias máquinas RepRap a bajo costo, son una de las impresoras 3D más asequibles para diseñadores, artistas y fabricantes.

Para mí, la característica más interesante de estas impresoras 3D de bricolaje es que puedo construir mi propia herramienta y personalizarla para hacer algo. Como no había una impresora 3D que pudiera imprimir arcilla, necesitaba hacer mi propia impresora. En pocas palabras, hice mis propias herramientas para hacer algo que no podía hacer con mis propias manos. Cuando investigué haciendo una impresora 3D de cerámica de bricolaje, encontré una publicación en Make: y me impresionó mucho. Aunque no utilicé la versión de Jonathan, me ayudó a ver mi manera de hacerlo también, y lo hice a mi manera.

Extrusora neumática de arcilla

Después de construir y calibrar mi primera impresora 3D de estilo Delta Delta, creé mi propia extrusora de arcilla. Al principio, intenté usar dispensadores de pegamento, pero realmente no podían extruir bien la arcilla. Además, no podría usar un PSI más alto para extruir arcilla debido a algunos problemas de seguridad. Finalmente, fabricé mi propia extrusora de arcilla y un recipiente con una tubería de PVC que podía soportar un PSI más alto. La parte más complicada fue hacerla hermética y soportar hasta 80 PSI. La tubería dice que puede resistir hasta 330 PSI, pero no he probado más de 95 PSI.

Nota: el PVC no es un material seguro para la presión. Por favor, otros materiales como el acero para evitar posibles lesiones.

Hice un par de prototipos utilizando tuberías y acoplamientos de PVC y la cuarta versión funcionó correctamente sin fugas. Aunque hice una buena extrusora de arcilla, todavía no era fácil imprimir arcilla. Se requirieron varias impresiones de prueba para encontrar la PSI correcta y las configuraciones de corte. Los primeros trabajos eran formas geométricas simples y tenían algunos problemas, pero estaba muy emocionado de hacer nuevos objetos de cerámica.

Impresora Delta de tamaño mediano Durante el verano, hice una cantidad decente de prototipos y quería hacer una impresora especializada para arcilla. El siguiente paso del nuevo proyecto fue crear mi propia impresora 3D que puede imprimir objetos cerámicos de pequeña y mediana escala. Debido a que la primera impresora no pudo imprimir piezas más grandes, quería construir una versión ampliada. Como mencioné, RepRap es capaz de producir sus propias partes, haciéndolas auto-replicativas. Un día, me di cuenta de que mi impresora 3D es capaz de producir una nueva impresora, y quería fabricar una versión más grande de una impresora 3D de estilo delta. Hubo numerosos problemas técnicos y mecánicos.

Para hacer la impresora, imprimí partes usando mi impresora 3D y ordené partes: ejes de acero, motores, interruptores, Arduino, etc. Para hacer las partes superior e inferior, usé una hoja de MDF, pero no obtuve la precisión que quería. sin CNC. Entonces, traté de encontrar un espacio que tuviera un cortador láser para cortar plexiglás. Finalmente, pude acceder a un cortador láser en el campus de Appalachian State University después de mudarme a Carolina del Norte para un nuevo trabajo.

Aunque tenía todas las piezas, luché para que mi impresora funcionara correctamente durante aproximadamente dos meses. Tenía un problema con la calibración, y no sabía cómo solucionarlo. Como no tenía ni idea sobre el firmware para Arduino y la placa de la rampa y nadie podía enseñarme, busqué en Google información para aprender a crear el firmware correcto. He probado más de 40 firmwares diferentes. Fue un trabajo tedioso probar tantas configuraciones diferentes, pero en eso soy bueno. El domingo 25 de octubre de 2015, resolví el problema y mi impresora comenzó a funcionar correctamente. Probé la calibración con un lápiz y papel porque muestra la gradación según el valor Z sutil y le permite encontrar la calibración. La primera palabra que escribí con mi impresora fue "HI". Ahora puedo escribir palabras más complicadas con mi máquina. Hice una tarjeta de vacaciones para mis amigos con la máquina.

He estudiado diseño gráfico durante más de 10 años y no tengo un título en cerámica o ingeniería. Aunque tengo algunos conocimientos de cerámica de los cursos electivos de arte y algunos conocimientos de codificación, no fue suficiente. Definitivamente, me tomó tiempo enseñarme cómo construir mi propia impresora 3D y extrusora de arcilla. Sin embargo, soy un fabricante natural y bueno en trabajos tediosos. Comienzo con una idea ambiciosa y estoy dispuesto a lidiar con la interminable resolución de problemas. Hice un prototipo con una idea, probé el prototipo, documenté el resultado y hice otro prototipo como otros diseñadores que valoran mucho el poder del proceso de diseño. Para resolver problemas, necesito aprender a través de hacer y documentar el progreso. Aprendo de cada fracaso y éxito.

La arcilla es un material fascinante y sensible. Era esencial encontrar la viscosidad correcta de la arcilla. No debe ser demasiado blando o demasiado sólido. Si la arcilla es demasiado sólida, no se puede extruir suavemente. Y si es demasiado blando, tiene una mayor probabilidad de colapsarse durante la impresión.

Comencé con arcilla blanca de bajo fuego porque tiene menos partículas y es lo suficientemente suave para ser extruida fácilmente. Como la arcilla normalmente no es lo suficientemente suave, debe mezclarse con agua adicional. Tengo que agregar agua adicional para que sea suave, pero esto causó un colapso al imprimir.

Las primeras impresiones no eran complejas y eran relativamente más fáciles de imprimir. Sin embargo, los modelos complejos en 3D no son fáciles de imprimir debido al colapso. Mi solución temporal para el problema fue usar una pistola de calor para dejar que la arcilla húmeda se seque más rápido. Recientemente, instalé tres ventiladores de 120 mm en la impresora y que soplan aire a través de la plataforma de impresión. No es la solución definitiva, pero ayuda.

Tengo un par de ideas para resolver este problema de una manera más efectiva y las probaré pronto. Como no puedo usar materiales de apoyo, tuve que pensar en cómo diseñar estructuras de refuerzo automático sin soportes.

Desde que puedo reutilizar la arcilla sin cocer, he recuperado la mayoría de mis erratas. Sin embargo, aprecio las impresiones colapsadas y las impresiones erróneas, ya que dejan algunos comentarios sobre la promesa de la fabricación digital. A mis amigos artistas les encantan las impresiones colapsadas o caídas. Por lo tanto, no reclamo errores de impresión interesantes y, a veces, imprimo algo y lo suelto para hacer algo totalmente nuevo; lo llamo colaboración con la gravedad.

Para hacer mi última escultura tipográfica, tenía la intención de hacer un error de imprenta en la parte inferior y de imprimir gradualmente las siguientes capas. Aunque es más difícil que la impresión normal, muestra texturas interesantes y quiero jugar más con ella. Construyendo mi propia herramienta, un sinfín de arcilla extrusora.

En el verano de 2016, quería hacer una nueva extrusora porque no podía imprimir formas más complejas con mi extrusora neumática de arcilla. De acuerdo con mi investigación, algunas compañías de dispensación de pegamento y algunas personas están utilizando una válvula de tornillo sin fin para controlar la extrusión de la pasta.

Una vez más, aproveché la impresora 3D para hacer mis propias herramientas. Diseñé tornillos sinfín y carcasa en Rhino y los imprimí. Durante más de tres semanas, he diseñado y probado 56 tornillos diferentes y 8 carcasas. Los tornillos y la carcasa están impresos con PLA. Como había una fuga en la extrusora, necesitaba varias pruebas para resolver el problema. Mi extrusora de barrena muestra resultados bastante impresionantes. La combinación de la barrena nº 55 y la carcasa nº 7 funcionaban bien juntas, aunque hay algunos problemas. Planeo desarrollarlo aún más.

Imprimiendo y cociendo arcilla y arcilla de metales preciosos

He impreso diferentes cuerpos de arcilla: arcilla blanca, gres, porcelana y arcilla de metales preciosos (cobre). La mayoría de los cuerpos de arcilla son muy similares si no tienen grog (material particulado). Sin embargo, tienen diferentes tasas de contracción. Es por eso que necesitas probar el proceso de cocción.

Después de las impresiones exitosas, siguen dos pasos básicos de cocción; Cocción de bisque y glaseado. Durante cada cocción, la arcilla alcanza ciertas temperaturas para asegurar que los cuerpos de arcilla se conviertan en cerámica. Los diferentes cuerpos de arcilla deben dispararse a diferentes temperaturas para madurar los cuerpos de arcilla, en otras palabras, para vitrificar la arcilla. La contracción ocurre en la etapa de vitrificación. Cuando obtienes arcilla de los suministros de cerámica, te dice qué temperatura debes usar: se llama cono en la cerámica. El nombre derivado del cono pirométrico utilizado para medir el trabajo térmico. En estos días, estoy usando porcelana de rango medio (cono 5-6. 2167 - 2232F)

La impresión de arcilla de metales preciosos (también conocida como PMC) es un proyecto de colaboración emocionante con Marissa Saneholtz. La arcilla metálica está hecha de partículas muy finas de metales como el cobre, el bronce y la plata. Estos metales se mezclaron con un aglutinante y agua para hacerlos parecidos a arcilla. Ya que puede tener la forma de arcilla blanda, puede usarse para hacer joyas y pequeñas esculturas. Son relativamente caros en comparación con otras arcillas y metales. La arcilla de cobre es el material más caro que he usado.

PMC requiere un proceso de impresión similar, pero es un poco diferente. Al igual que con otros cuerpos de arcilla, mezclo un trozo de arcilla y agua hasta que alcanza una cierta consistencia. Como es un material costoso, no puedo imprimir una pieza grande y trato de no desperdiciarla. Después de imprimir la impresión, tiene que secarse antes de dispararla. Una vez seca, la arcilla es dura, por lo que es fácil hacer algunos toques finales. Sin embargo, podría ser frágil y delicado dependiendo del diseño. La arcilla se puede disparar de varias maneras, pero usamos un horno eléctrico para encender el PMC impreso en 3D. Después de disparar, deben ser volteados para ser pulidos. Para más detalles, vea mi página sobre el proceso aquí.

Este material nos trajo diferentes retos. La tasa de contracción fue mayor que con otras arcillas y algunas veces tienen grietas. Convirtió la pieza rota en un hermoso broche con un objeto de cerámica impresa en 3D. Encontramos la tasa de contracción y producimos pequeños objetos de cobre impresos en 3D. Es solo la primera ronda y planeamos explorarla más.

Proceso de impresión 3D en arcilla.

Paso 01: Producir un modelo 3D usando un diseño asistido por computadora (estoy usando Rhino).

Paso 02: Convierte un dibujo CAD en un archivo STereoLithography (STL).

Paso 03: Corte el modelo 3D y cree un código G (estoy usando Repetier Host Mac).

Paso 04: Configure la máquina y cargue arcilla en la extrusora de arcilla DIY.

Paso 05: Deje que la impresora 3D haga su trabajo. El tiempo de impresión puede variar dependiendo de la complejidad y el tamaño.

Paso 06: Retire el objeto impreso de la máquina y deje que se seque completamente.

Paso 07: Para cerámica, cocción de bisque y cocción de esmalte. (PMC también necesita procesos de encendido en dos pasos)

Software

Soy un diseñador gráfico y he usado computadoras Mac durante mucho tiempo. Por lo tanto, estoy usando Rhinoceros 5 para Mac para diseñar los modelos 3D. Solo he usado Rhino aproximadamente un año y no fue fácil ajustarme al software de CAD 3D. A medida que mejora mi habilidad de modelado 3D, puedo diseñar formas más complejas. Cuando necesito diseñar alguna forma orgánica, también estoy usando Sculptris. Sculptris es un software interesante para la escultura digital. Además, uso Slic3r para generar g-code y Repetier host 1.0.1 para Mac para controlar la impresora 3D. Cuando necesito diseñar un tipo 3D o un diseño complejo, diseño algunas formas en Adobe Illustrator e importe el archivo a Rhino. Cuando necesito un escaneo 3D, uso un MS Kinect y Skanect para escanear en 3D figuras u objetos humanos.

¿Que sigue?

Estoy en el mundo académico y mi trabajo es compartir lo que he aprendido de mi investigación. Quiero compartir mi trabajo con personas creativas a través de conferencias y exposiciones.Mis alumnos podrían tomar mi clase de método digital que cubre diseño 2D y 3D y fabricación digital. He probado lo que puedo hacer con esta nueva tecnología y haré más y probaré más. Planeo solicitar algunas becas de investigación para construir una impresora más grande y una extrusora de arcilla más grande. Con la nueva impresora, quiero imprimir esculturas tipográficas en 3D a escala humana con arcilla u hormigón. Además, espero compartir algunas nuevas exploraciones con la nueva máquina aquí en este blog en un futuro próximo.

Gracias por leer. Siempre estoy buscando oportunidades y lugares para mostrar mi investigación. Por favor, póngase en contacto conmigo si está interesado en un taller, una charla de un artista o una exposición.

Puedes ver mi último trabajo en mi Instagram.



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