Relógio mecânico: vista explodida
(fellerts.no)- Inspirado pelo artigo de Bartosz Ciechanowski sobre movimentos de relógios mecânicos e por sua vista explodida interativa, este projeto levou a estrutura vista na tela para um objeto físico de exposição que pode ser segurado nas mãos
- O objetivo não era uma simples decoração com peças ou uma fundição plana, mas sim suspender as peças no espaço 3D seguindo suas relações reais de montagem
- Resina UV e fundição em camadas tinham grandes limitações por causa de amarelamento, cura lenta, limites visíveis entre camadas, bolhas e retração; no fim, a abordagem mudou para fundir o modelo inteiro de uma só vez
- O processo final consiste em fixar cerca de 50 a 100 peças pequenas com linha de pesca monofilamento de 0,7 mm e cola CA, remover bolhas em uma câmara de vácuo e então inserir tudo em resina epóxi transparente
- A técnica foi aplicada até a um movimento de relógio de pulso baseado no PT5000, com melhorias na proteção das superfícies pintadas, no tamanho do molde e no alinhamento; o experimento inteiro levou cerca de 2,5 anos
Transformando uma vista explodida interativa em um objeto real
- O projeto começou a partir da vista explodida interativa no artigo explicativo sobre movimento de relógio mecânico de Bartosz Ciechanowski
- A ilustração mostra um movimento mecânico em funcionamento espalhado em estado explodido, permitindo examinar todas as peças de vários ângulos
- O objetivo era implementar a vista explodida da tela como um modelo explodido de relógio mecânico físico, que pudesse ser segurado nas mãos
- Os exemplos existentes encontrados no eBay geralmente seguiam outra direção
- Arte steampunk com peças aleatórias de relógio dentro de um cubo de resina
- Fundições em resina no estilo “bufê”, com peças espalhadas sobre um plano
- Era difícil encontrar uma estrutura explodida em 3D que mantivesse a ordem real de montagem e as relações espaciais
Qual movimento usar
- O artigo de Bartosz Ciechanowski parecia se basear no calibre ETA 2824-2 ou em um movimento clone, como o PT5000 chinês
- O ETA 2824-2 é um movimento automático de relógio de pulso bastante popular, mas é muito pequeno e tem muitas peças, por isso não era adequado para os protótipos iniciais
- Para os primeiros experimentos, um movimento de relógio de bolso era mais apropriado
- Em geral não tem função de data
- Não é automático
- Muitas vezes também não tem ponteiro central de segundos
- Há um motivo para iniciantes em conserto de relógios usarem esse tipo para treinar
- Movimentos de relógios de bolso com decoração manual do início do século XX podiam ser encontrados por preços baixos no eBay, e um movimento do início dos anos 1900 de US$ 20 foi usado como exemplo
O fracasso da fundição em camadas de resina
- A primeira abordagem foi dividir as peças em várias camadas e colocá-las dentro de resina epóxi transparente, empilhando a camada seguinte à medida que cada uma endurecia
- A resina de cura UV apresentou três grandes problemas
- Depois de curada, desenvolvia um forte tom amarelado
- Com uma lanterna UV fraca, até 1 mm de profundidade demorava muito para curar
- As fronteiras entre as camadas ficavam claramente visíveis
- Em arte com resina, as fronteiras são reduzidas despejando a camada seguinte antes que a anterior esteja totalmente curada, mas a resina UV cura de fora para dentro, então era necessário usar epóxi comum de dois componentes
- Como o movimento de relógio de bolso exigia cerca de 20 camadas, também foi testado fundir todas as camadas simultaneamente em discos finos e empilhá-los em estado semicurado
- O método com moldes de silicone e discos de resina reduziu os problemas de amarelamento e velocidade de cura, mas não era adequado como método final por causa das fronteiras entre camadas, bolhas, resina escorrendo e deformação dos discos semicurados
Fixando peças no ar com linha de pesca
- Para fundir o modelo inteiro de uma vez, cada peça precisava ficar firmemente fixada na posição exata enquanto a resina era despejada
- Como material de suporte, foi escolhido um líder de nylon monofilamento usado na pesca com mosca
- Disponível em várias espessuras
- Tem índice de refração parecido com o da resina epóxi
- É barato
- A linha de pesca guardava a forma enrolada e ficava um pouco curvada; ela foi pendurada repetidamente na grade de uma assadeira e aquecida a 150 °C por cerca de 1 hora, ficando mais reta e rígida
- O processo de montagem lembrava a montagem de um relógio
- Uma quantidade minúscula de cola CA era aplicada à peça com a cabeça de um alfinete
- Esse movimento é parecido com a forma de aplicar óleo em superfícies de rolamento e rubis no conserto de relógios
- Só que a cola CA tem a natureza oposta à de um lubrificante
- Com pinças de fechamento automático e uma garra auxiliar, foi montado um modelo explodido de um movimento de relógio sucateado
Processo doméstico de fundição em resina
- Várias resinas epóxi transparentes eram todas bastante claras, mas diferiam em viscosidade, tempo de cura e na quantidade de bolhas aprisionadas durante a mistura
- Para obter uma fundição totalmente transparente, era preciso remover o ar com uma câmara de vácuo ou comprimir as bolhas com uma câmara de pressão
- A abordagem escolhida foi uma bomba de vácuo
- Não é necessário deixar a peça na câmara durante todo o tempo de cura
- Foi útil para retirar o ar preso nos espaços vazios ao redor do movimento
- O procedimento usado foi o seguinte
- Preparar resina A/B em volume 10% a 15% maior que o volume do molde
- Misturar por 3 minutos
- Transferir para outro recipiente para evitar resina não misturada nas paredes
- Misturar novamente por 3 minutos com um palito novo
- Manter por 30 minutos em vácuo de cerca de -0,96 bar
- Como a espuma podia transbordar, alternar vácuo e entrada de ar para estourar as bolhas
- Despejar no molde e aplicar vácuo novamente
Protótipo 1: limitações da fundição cilíndrica
- A primeira fundição promissora foi feita em um cilindro de vidro borossilicato
- Nesta etapa, três pontos foram verificados
- A linha de pesca aparece na peça final sob certa iluminação, mas em geral fica quase invisível
- Este teste não confirmou se a cola CA afeta a cura da resina
- A fundição cilíndrica refratava a luz na superfície curva, dificultando entender a estrutura interna
- A conclusão foi que a fundição deveria ser feita em formato de cubo, não em cilindro
- Mais tarde, a retração da resina quebrou o cilindro, e o projeto avançou para o protótipo seguinte
Protótipo 2: organização do processo e pontos de melhoria
- No segundo protótipo, foi usado um processo mais estruturado
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Desmontagem e limpeza
- O ponto de partida foi um movimento desmontado de forma limpa
- O trem de rodas foi montado junto com as pontes, e uma pequena quantidade de cola CA foi aplicada aos pinhões para fixação
- Uma agulha com uma parte achatada foi usada para transferir pequenas gotas de cola, deixando-as penetrar entre as peças por ação capilar
- Quanto menos cola CA em excesso era usada, mais forte ficava a colagem; mesmo sem ativador, ela curava em cerca de 30 segundos
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Montagem do lado do trem de rodas
- O trabalho começou pelo lado do relojoeiro, de maior complexidade
- Linhas de pesca longas foram coladas às pontas dos parafusos da ponte, a ponte foi suspensa sobre a platina principal, e a posição foi ajustada pelos furos dos parafusos
- Subconjuntos como o keyless work, o motion work e o conjunto do balanço foram feitos separadamente e depois fixados como um bloco
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Montagem do lado do mostrador e molde
- Depois de virar a peça, o lado do mostrador também foi montado da mesma forma
- A platina principal foi suspensa sobre o molde por finos fios de nylon transparente presos a uma vareta de madeira
- O molde foi feito cortando uma chapa acrílica de 2 mm de espessura e 20×30 cm em retângulos de 7×10 cm, revestidos com fita para moldes à qual o epóxi não adere
- O protótipo 2 mostrou potencial, mas ainda restavam os seguintes pontos de melhoria
- Era difícil controlar a distância entre os subconjuntos e a platina principal
- A resina retraiu bastante durante a cura e pode ter superaquecido
- O espaço entre as peças não era bem visível, então o modelo seguinte precisaria ser explodido de forma mais ampla
- A hora dos ponteiros não era válida; teria sido melhor ajustá-los para 10:10
Protótipo 3: precisão e apresentação do balanço
- Na terceira iteração, foi usado um pequeno macaco de laboratório do tipo tesoura junto com a garra auxiliar para alinhar as peças com mais precisão e em ângulos retos
- Pequenos ímãs foram colocados nas pontas das pinças de fechamento automático para segurar parafusos muito pequenos com delicadeza
- Em relógios mecânicos, o magnetismo pode causar erro de marcha, mas este modelo não precisava funcionar, então não era um problema
- Também foi usado ativador de CA
- Como borrifá-lo faz sujeira, ele foi pulverizado em um recipiente com tampa, e pequenas gotas foram transferidas com a pinça
- Funcionou bem aplicar cola CA em um lado e ativador no outro, unindo rapidamente as partes
- O balanço foi fundido suspenso pela espiral
- O balanço libera a energia da mola principal no fim do trem de rodas 18.000 vezes por hora
- O conjunto do balanço é o coração do movimento e sua peça mais delicada
- Para mostrar o formato da espiral, o balanço foi suspenso livremente, e para isso todo o conjunto precisou ser fundido de cabeça para baixo
Protótipo 4: movimento de relógio de pulso PT5000
- O quarto protótipo foi feito com um movimento de relógio de pulso da família ETA 2824, como o visto no artigo de Bartosz
- Em vez de gastar €300 em um ETA 2824 original, foi usado um clone chinês PT5000
- O PT5000 chegou da China em bom estado de funcionamento, com pequena variação entre posições horizontal e vertical e boa amplitude
- A impressão piorou durante a limpeza antes da desmontagem
- O movimento estava muito encharcado de óleo
- Havia rebarbas afiadas em várias pontes, que se soltaram durante a limpeza
- Nenhuma peça estava quebrada
- A conclusão foi que era um movimento que deveria receber uma revisão adequada antes do uso real
- As peças pequenas foram mais fáceis de manusear do que o esperado, e a linha de pesca de nylon de 0,7 mm entrou na maioria dos furos de parafuso
- A peça que exigia atenção especial era a mola antichoque do balanço, que protege o pivô do eixo do balanço contra impactos
- É uma peça geralmente ausente em relógios de bolso antigos
- A mola antichoque foi colocada plana sobre silicone, e uma gota de cola CA foi aplicada para preencher o disco interno
- Após a cura, foi possível levantar a mola com o interior transparente
- É o mesmo truque usado para aplicar material luminoso aos ponteiros de relógio
- A montagem correu bem, mas a fundição ficou perto do fracasso
- O molde era um pouco grande demais para caber confortavelmente na câmara de vácuo
- Ao modificar às pressas a estrutura de suporte, o modelo ficou torto
- A resina dissolveu a tinta do anel indicador de data, criando listras esbranquiçadas
- A desmontagem, limpeza e montagem explodida do PT5000 levaram cerca de 18 horas, e parecia possível reduzir para menos de 15 horas com melhorias no processo
Modelo final de relógio de pulso
- Depois do quarto protótipo, as tarefas restantes eram selar as superfícies pintadas e lembrar da limitação de tamanho da câmara de vácuo
- Foi comprado outro relógio PT5000 completo, com caixa e pulseira metálica, para experimentar a proteção das superfícies pintadas
- Os métodos que falharam foram os seguintes
- A cola CA dissolveu a tinta como a resina epóxi
- A cola CA de cura UV não curou sobre a tinta
- A resina epóxi de cura UV também não
- Um verniz spray transparente de loja de materiais de construção não dissolveu a tinta
- Ele amarelou na fundição final, mas o resultado foi aceitável
- Também foi feito um gabarito melhor para cortar a linha de pesca no mesmo comprimento e com extremidades em ângulo reto
- Na montagem final, o lado do relojoeiro do movimento foi montado e fixado à caixa; depois, com o conjunto meio pronto mantido suspenso por um tubo rígido de papel, o trabalho continuou no lado do mostrador
- O conjunto final era frágil demais para ser deixado como estava, então foi finalizado com a fundição em resina
Resultado final e possibilidades restantes
- Embora não houvesse ferramentas nem conhecimento para lixar a fundição final até um acabamento espelhado perfeito, o objetivo inicial foi alcançado: um objeto explodido físico de um relógio mecânico real que pode ser segurado nas mãos
- O processo inteiro levou cerca de 2,5 anos, e o resultado final ficou difícil de capturar em fotos
- Como existem movimentos de relógio de pulso ainda mais complexos, é possível que o trabalho continue no futuro
- Sem o post de Bartosz Ciechanowski no blog, este projeto não teria começado, e há o desejo de enviar a fundição final a ele
1 comentários
Comentários do Hacker News
Fiquei feliz em ver o autor usar o PT5000, um dos movimentos de que mais gosto
Como o texto diz, é um clone chinês do comum ETA 2824-2, e aparece muito em relógios baratos vendidos no AliExpress. Dá para comprar por 100 dólares uma homenagem ao Submariner com cristal de safira, bezel de cerâmica, lume e totalmente à prova d’água, com precisão dentro do padrão COSC como um relógio suíço. Antes de eu vendê-lo, ele estava em +5 segundos por dia, e a indústria chinesa de relógios realmente merece atenção
Um movimento ST19 está chegando agora, e ele também é um cronógrafo mecânico de roda de colunas totalmente confiável e com preço muito razoável. Dá até vontade de tirar o chapéu para a China
Você provavelmente já pensou nisso, mas se houvesse uma forma de mudar o índice de refração da resina, talvez desse para tornar a linha de pesca completamente invisível
Edit: dei uma pesquisada rápida e já existe bastante trabalho anterior na área de óptica. Droga, talvez isso ainda não tenha acabado
Gostei do cuidado no final: “Bartosz, se você estiver vendo este post, por favor entre em contato. Vou te enviar a peça fundida final. Sem o post do seu blog, este projeto não teria começado.”, e também fiquei impressionado com o nível de acabamento do resultado desse projeto paralelo
Eu também já fiz uma fundição em resina com uma “borda” parecida nas extremidades. Transformei um soquete LGA de CPU em um porta-copos, e consegui lixar isso com bastante facilidade, trocando progressivamente para lixas mais finas, até formar um paralelepípedo quase perfeito
A planicidade eu consegui colando a lixa com fita em uma superfície plana e movendo a peça sobre ela. Faz tempo, então não lembro se usei composto de polimento no final ou se a lixa sozinha já deu um acabamento bom o bastante
Depois ainda teria de polir a superfície, o que exigiria muito trabalho manual ou ferramentas de polimento/buffing. Se eu tivesse uma oficina para guardar as ferramentas e a poeira, até tentaria, mas no momento estou fazendo isso na sala de um apartamento pequeno
O processo explicado por um vendedor confiável de epóxi está aqui: https://www.youtube.com/watch?v=9-WYOK90KNo
Fonte: com esse método dá para deixar facas absurdamente afiadas
Muito legal. Isso me lembrou de um artista que colocava objetos como câmeras em resina e os cortava com jato d’água, fazendo parecer outra versão de uma vista explodida. Não consegui achar o link
O autor fez seções transversais de vários componentes eletrônicos e, nos mais delicados, primeiro fez a fundição em resina. O processo de produção é tão legal quanto o resultado final
Por outro lado, parte de mim quer sentir que isso é uma heresia. Essas coisas são máquinas incríveis, e a magia não está só em ver como funcionam, mas também em vê-las operar de forma estável por décadas e, quando quebram, serem restauradas de novo em lugares como https://www.youtube.com/@WristwatchRevival
Ainda assim, isto é realmente muito legal. Quando eu era criança, meu irmão fazia pequenas peças de resina com areia, conchas e plantas pequenas para parecerem cenas submarinas. Eu também tentei seguir esse hobby várias vezes, mas sempre fui apressado demais e acabava com resultados cheios de impressões digitais antes de endurecer direito
Existem umas 10 vezes mais relógios de bolso do que proprietários interessados. São máquinas incríveis, mas o maior uso delas é como material de prática para aprendizes de relojoeiro
O custo do reparo é alto porque há poucas pessoas com a habilidade e as ferramentas, e a demanda também é muito baixa. Eu mesmo tenho dois
Não existe algum material transparente que fique em estado de gel por um tempo antes de endurecer e virar sólido? Aí daria para suspender as peças nele e dar um empurrãozinho com a mão para ajustar a posição final
Seria parecido com as impressoras 3D em suspensão de gel, mas em vez de lavar o gel no fim, ele endureceria. https://www.youtube.com/watch?v=swB5-GzX3nQ
Não sei qual é a viscosidade da resina de impressoras 3D SLA, mas se desse para deixá-la pegajosa o suficiente, talvez fosse possível manter as peças flutuando dentro dela, ajustar a posição o quanto quisesse e depois aplicar UV suficiente para curar tudo de uma vez
Fundir por camadas é a abordagem mais comum, mas como o texto diz, é difícil evitar pequenas descontinuidades no índice de refração
Ainda assim, talvez desse para usar esferas ou algo parecido com o mesmo índice de refração, posicionar tudo no lugar e só então despejar a resina. Pelo menos já vi esse tipo de técnica decorativa ser usado na água
Vídeo aleatório mostrando o que quero dizer: https://www.youtube.com/shorts/LuTlY6DkHQw
O resultado final ficou realmente incrível. Parece o tipo de coisa que algum museu gostaria de exibir
E https://ciechanow.ski/ por si só já é uma inspiração enorme
Se o suporte tiver o mesmo índice de refração, ele deveria ficar invisível