Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

这台自定义机器3D打印令人难以置信的陶瓷雕塑

我的研究探索了使用独特的材料和技术创建三维类型的非常规方法 - 例如陶瓷和桌面3D打印。这项研究反映了数字化制造的发展和新数字时代的非常规印刷实践。我将三维陶瓷作为一系列印刷探索,挑战并寻求在三维空间中创造有形类型的新方法。

我是一名平面设计师和喜欢3D类型的制作人。许多平面设计专业人员和类型设计师专门在2D空间中创建类型。这种做法影响了“玻璃盒”,它限制了类型和背景之间高对比度的类型创建。但是,与打印在纸上的类型相反,3D类型字母不会位于页面的静态空间中。因此,这些字母获得了诸如纹理,结构,体积甚至交互性的新特征。

作为一种艺术和排版实践,3D类型是收敛的,因为艺术表达,构造技术和物质性都可以起到在三维空间中创建字母的作用。这项新技术将为非常规排版实践提供良好的工具。我喜欢分享我从创作实践中学到的东西。

建立我自己的工具

2014年,我制作了手工制作的陶瓷件,以创造模块化的类型 - 我制作的石膏模具和逐件铸造。自2015年夏天以来,我也对将排版,陶瓷和3D打印结合起来作为使用高科技功能的替代方式感兴趣。桌面3D打印引起了我的注意,特别是因为它不需要粘土工作室的空间和设备。使用新工具,我可以制作更复杂,更多样的模块化设计。使用自建三角型3D打印机和螺旋挤出机,我能够打印高达300毫米,直径为300毫米的中小型3D打印陶瓷物体。

我的陶瓷3D打印机是基于三角形3D打印机构建的。 2015年夏天,我购买了DIY 3D打印机套件。我一直在使用开源三角洲风格的3D打印机来弄清楚我可以用这种新工具和技术做些什么。有几种不同类型的3D打印机,RepRap是着名的开源项目之一。 RepRap打印机能够生产自己的零件 - 不是每个零件,但它能够打印一些零件 - 并使其自我复制。因为许多人可以以低成本构建他们自己的RepRap机器,所以它们是设计师,艺术家和制造商最经济实惠的3D打印机之一。

对我来说,这些DIY 3D打印机最令人兴奋的功能是我可以构建自己的工具并对其进行自定义以制作一些东西。因为没有可以打印粘土的3D打印机,所以我需要制作自己的打印机。简单地说,我制作了自己的工具来制作我自己无法制作的东西。当我研究制作DIY陶瓷3​​D打印机时,我在Make上发现了一个帖子,并给我留下了深刻的印象。虽然我没有使用Jonathan的版本,但它帮助我看到了这样做的方式,而且我是按照自己的方式做到的。

气动粘土挤出机

在构建和校准我的第一台DIY Delta 3D打印机后,我创建了自己的粘土挤出机。起初,我尝试使用胶水分配器,但它们不能真正挤出粘土。此外,由于一些安全问题,我无法使用更高的PSI挤出粘土。最后,我制作了自己的粘土挤出机和带有PVC管的容器,可以承受更高的PSI。最棘手的部分是使其气密,可承受高达80 PSI的压力。管道说它可以抵抗高达330 PSI,但我没有测试高于95 PSI。

注意:PVC不是一种安全的压力材料。请使用其他材料,如钢,以避免可能的伤害。

我使用PVC管和联轴器制作了几个原型,第4版正常工作,没有任何泄漏。虽然我制作了一台好的粘土挤出机,但打印粘土仍然不容易。它需要几个测试打印才能找到合适的PSI和切片配置。早期的作品是简单的几何形状,并有一些问题,但我很高兴能够制作新的陶瓷制品。

中型Delta打印机在夏天,我制作了相当数量的原型,我想制作专门用于粘土的打印机。新项目的下一步是创建我自己的3D打印机,可以打印中小型陶瓷物体。因为第一台打印机无法打印更大的部件,所以我想构建一个扩展版本。正如我所提到的,RepRap能够生成自己的部件,使其可以自我复制。有一天,我意识到我的3D打印机能够生产出新的打印机,我想制作更大版本的delta风格的3D打印机。存在许多技术和机械问题。

为了制造打印机,我使用我的3D打印机和订购的零件打印零件:钢轴,电机,开关,Arduino等。为了制作顶部和底部零件,我使用了一张MDF,但我没有得到我想要的精度没有CNC。所以,我试着寻找一个有激光切割机切割有机玻璃的空间。最后,在移居北卡罗来纳州寻找新工作后,我能够在阿巴拉契亚州立大学校园内使用激光切割机。

虽然我有所有的部件,但我努力让我的打印机正常运行大约两个月。它有校准问题,我不知道如何解决它。因为我不知道Arduino和Ramp板的固件,没有人可以教我,我用Google搜索信息来学习如何创建正确的固件。我测试了40多种不同的固件。测试这么多不同的配置是一项繁琐的工作,但这就是我擅长的。 2015年10月25日星期日,我解决了问题,打印机开始正常工作。我用笔和纸测试校准,因为它根据微妙的Z值显示渐变,并允许您找到校准。我用打印机写的第一个字是“HI”。现在我可以用我的机器写更复杂的单词。我用机器为我的朋友们制作了一张节日贺卡。

我学习平面设计已超过10年,没有陶瓷或工程学位。虽然我对艺术选修课程和一些编码知识有一定的陶瓷知识,但这还不够。当然,花时间教我自己如何建立自己的3D打印机和粘土挤出机。但是,我是一个天生的制造者,擅长繁琐的工作。我从一个雄心勃勃的想法开始,并愿意处理无休止的故障排除。我用一个想法制作了一个原型,测试了原型,记录了结果,并像其他设计师一样制作了另一个原型,他们高度重视设计过程的力量。为了解决问题,我需要通过制作和记录进度来学习。我从每一次失败和成功中学习。

粘土是一种迷人而敏感的材料。找到合适的粘土粘度至关重要。它不应太软或太坚固。如果粘土太坚固,就不能顺利挤出。如果太软,打印时折叠的可能性更大。

我开始使用低火白土,因为它具有较少的颗粒,并且足够柔软,易于挤出。由于粘土通常不够柔软,因此应与额外的水混合。我必须添加额外的水才能使其柔软,但这会在打印时造成坍塌。

早期的印刷品并不复杂,而且相对容易印刷。但是,由于折叠,复杂的3D模型不易打印。我对此问题的临时解决方案是使用热风枪让湿粘土更快干燥。最近,我在打印机上安装了三个120毫米风扇,并将空气吹过印刷床。它不是最终解决方案,但它有所帮助。

我有一些想法以更有效的方式解决这个问题,并将尽快测试它们。因为我不能使用支撑材料,所以我不得不考虑如何在没有支撑的情况下设计自增强结构。

由于我可以重复使用未烧制的粘土,我已经收回了大部分的印刷错误。但是,我很欣赏折叠的印刷品和印刷错误,因为他们对数字印刷的承诺留下了一些评论。我的艺术家朋友喜欢折叠或掉落的印刷品。因此,我不会回收一些有趣的印刷错误,有时候我会印刷一些东西然后放下它来制作一些全新的东西 - 我称之为与重力的合作。

为了制作我最新的印刷雕塑,我打算在底部制作杂乱的印刷品,并逐步打印下面的图层。虽然它比普通打印更难,但它显示出有趣的纹理,我想更多地玩它。建立我自己的工具,一个螺旋粘土挤出机

在2016年夏天,我想制作一台新的挤出机,因为我无法用气动粘土挤出机印刷更复杂的形状。根据我的研究,一些胶水分配公司和一些人正在使用螺旋阀来控制浆料挤出。

我再次利用3D打印机制作自己的工具。我在Rhino上设计了螺旋钻和外壳并将它们打印出来。三个多星期以来,我设计并测试了56种不同的螺丝和8种外壳。螺钉和外壳用PLA印刷。由于挤出机出现泄漏,我需要进行多次测试才能解决问题。我的螺旋挤压机显示出非常令人印象深刻虽然存在一些问题,但#55螺旋钻和7号房屋的组合运作良好。我计划进一步发展它。

印刷和烧制粘土和贵金属粘土

我印刷了不同的粘土体:白土,粗陶,瓷器和贵金属粘土(铜)。如果没有熟料(颗粒物质),大多数粘土体非常相似。但是,它们具有不同的收缩率。这就是你需要测试射击过程的原因。

成功印刷后,接下来是两个基本的烧制步骤;浓汤和釉烧。在每次烧制过程中,粘土达到一定温度以确保粘土体成熟为陶瓷。应在不同温度下烧制不同的粘土体以使粘土体成熟,换句话说,使粘土玻璃化。收缩发生在玻璃化阶段。当你从陶器用品中获得粘土时,它会告诉你应该使用什么温度 - 它被称为陶瓷中的锥形。该名称来源于用于测量热功的高温锥。这些天,我正在使用中档瓷器(锥5-6.2167 - 2232F)

印刷贵金属粘土(又名PMC)是与Marissa Saneholtz合作的令人兴奋的合作项目。金属粘土由非常细小的金属颗粒制成,例如铜,青铜和银。这些金属与粘合剂和水混合,使其成为粘土状。由于它可以像软粘土一样成形,因此可用于制作珠宝和小型雕塑。与其他粘土和金属相比,它们相对昂贵。铜粘土是我用过的最贵的材料。

PMC需要类似的印刷工艺,但有点不同。和其他粘土体一样,我将一块粘土和水混合,直到达到一定的稠度。由于它是一种昂贵的材料,我不能打印大件,我尽量不浪费它。在印刷印刷品之后,必须在烧制之前将其干燥。干燥后,粘土很硬,很容易进行一些最后的润色。然而,根据设计,它可能是脆弱和脆弱的。粘土可以通过各种方式烧制,但我们使用电窑来烧制3D打印的PMC。烧制后,需要将它们翻滚抛光。有关更多详细信息,请参阅此处的流程页面。

这种材料带给我们不同的挑战。收缩率高于其他粘土,有时会产生裂缝。她将破裂的碎片变成了一个带有3D打印陶瓷物体的漂亮胸针。我们发现了收缩率并产生了小型3D打印铜对象。这只是第一轮,我们计划更多地探索它。

3D打印粘土的过程

步骤01:使用计算机辅助设计生成3D模型(我正在使用Rhino)。

步骤02:将CAD绘图转换为STereoLithography文件(STL)。

步骤03:切片3D模型并创建G代码(我正在使用Repetier Host Mac)。

步骤04:设置机器并将粘土装入DIY粘土挤出机中。

步骤05:让3D打印机完成其工作。打印时间可能因复杂程度和尺寸而异。

步骤06:从机器上取下打印物,让它完全干燥。

步骤07:用于陶瓷,素瓷烧制和釉烧。 (PMC还需要两步烧制工艺)

软件

我是一名平面设计师,长期使用Mac电脑。所以,我正在使用Rhinoceros 5 for Mac来设计3D模型。我只使用Rhino大约一年,并且很难适应3D CAD软件。随着我的3D建模技巧变得更好,我可以设计更复杂的形状。当我需要设计一些有机形状时,我也在使用Sculptris。 Sculptris是一款有趣的数字雕刻软件。另外,我使用Slic3r生成g代码,使用Repetier主机1.0.1 for Mac来控制3D打印机。当我需要设计3D类型或复杂设计时,我在Adobe Illustrator中设计了一些形状并将文件导入Rhino。当我需要3D扫描时,我使用MS Kinect和Skanect来3D扫描人物或物体。

下一步是什么?

我在学术界,我的工作是分享我从研究中学到的东西。我想通过会议和展览与创意人分享我的作品。我的学生将能够学习涵盖2D和3D设计以及数字制作的数字方法课程。我已经测试了我可以使用这项新技术制作的东西,并且会做更多并且测试更多。我计划申请一些研究资助,以建造更大的打印机和更大的粘土挤出机。使用新的打印机,我想用粘土或混凝土打印人体3D排版雕塑。此外,我希望在不久的将来在这个博客上与新机器分享一些新的探索。

谢谢你的阅读。我一直在寻找机会和场所来展示我的研究成果。如果您对研讨会,艺术家谈话或展览感兴趣,请与我联系。

你可以在我的Instagram上看到我的最新作品。

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