Relógio mecânico: uma visão desmontada

• Um texto que registra o processo de criação de um modelo que desmonta e exibe em 3D os componentes de um movimento de relógio mecânico
• Não havia no mercado uma peça de exibição desmontada que mantivesse a ordem real de montagem e a disposição espacial
• Houve várias tentativas com resina (epóxi), mas surgiram dificuldades com índice de refração entre camadas e bolhas
• A solução final foi usar linha de pesca (monofilamento) para sustentar as peças e fazer uma única fundição de todo o conjunto
• Após várias tentativas de protótipo, chegou-se a um resultado de alta qualidade com melhorias como controle preciso de posição e revestimento de superfície

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Introdução

• Tudo começou com a experiência de conhecer o princípio de funcionamento de um movimento de relógio mecânico por meio de um post no blog de Bartosz Ciechanowski, em maio de 2022
• Nesse texto, chamou atenção o uso de ilustrações interativas que permitiam visualizar a estrutura de cada componente do movimento do relógio de forma “desmontada” e girá-los
• Diferente dessa visualização online, surgiu a curiosidade de longa data: e se fosse possível segurar nas mãos um modelo real de um relógio desmontado?

Não foi possível encontrar um modelo desmontado no mundo real

• Às vezes se encontram à venda obras steampunk com peças de relógio posicionadas aleatoriamente dentro de blocos de resina, mas elas têm pouca relação com a estrutura real do movimento
• Também existem exibições em estilo “buffet” com peças espalhadas dentro de resina, mas elas não preservam a ordem tridimensional de montagem nem as distâncias desejadas
• Fixar todos os componentes do movimento em uma disposição “explodida”, mantendo com precisão suas relações de posição, é algo extremamente trabalhoso
• Por isso, é difícil fazer isso corretamente sem a experiência de alguém que já montou relógios (watchmaker)

Como fazer isso?

• O movimento ETA 2824-2 usado como referência no blog de Bartosz Ciechanowski tem peças pequenas demais e numerosas demais para servir bem a um protótipo
• Um movimento de relógio de bolso é mais adequado para os experimentos iniciais por ter menos peças e uma estrutura mais simples
• Diversos movimentos vintage de relógio de bolso podem ser comprados usados por pouco dinheiro e também são usados por watchmakers iniciantes para prática

Tentativa com fundição em camadas de resina

• Como o modelo físico precisava ser resistente o bastante para ser segurado na mão, surgiu a ideia de embutir os componentes em camadas dentro de resina epóxi transparente
• Ao curar cada camada e despejar a seguinte, as marcas entre camadas ficavam evidentes, além de surgirem problemas de amarelamento e tempo de cura
• A diferença de índice de refração entre as camadas causava um efeito visual estranho, e a resina semicurada era difícil de manusear e gerava muitas bolhas
• O método de produzir cada camada separadamente e depois empilhá-las consumia tempo e esforço demais, então foi abandonado

Suspensão das peças com linha de pesca

• Em vez de hastes plásticas transparentes, foi escolhida linha de pesca monofilamento (para fly fishing), por ter índice de refração parecido com o da resina epóxi e, assim, ficar menos perceptível
• Como a linha mantém a memória do enrolamento, foi necessário esticá-la repetidamente em forno de alta temperatura para deixá-la reta
• Também foi preciso um processo de fixação precisa entre peças e linha usando pinças, tweezers e cola instantânea (CA glue)

Fundição caseira com resina epóxi

• Foram testados vários tipos de resina epóxi transparente, com boa transparência básica, mas diferenças de viscosidade, tempo de cura e formação de bolhas
• Para obter transparência total, foi aplicado o uso de uma câmara de vácuo para remover bolhas
• O processo seguia em sequência: mistura da resina, tratamento a vácuo, despejo no molde e novo processo de vácuo

Resultado do experimento do primeiro protótipo

• Descobriu-se que um molde cilíndrico dificulta entender a estrutura interna, e um molde em forma de cubo é mais adequado
• A linha de pesca fica praticamente invisível, e não houve problemas relevantes de interferência entre a cola instantânea e a resina
• Durante a cura, a resina encolheu e causou o problema de quebra do cilindro

Segundo protótipo e melhorias no método de montagem

Desmontagem e limpeza

• O movimento do relógio foi totalmente desmontado, limpo e então remontado com colagem detalhada
• Foram usados pinças, cola instantânea e um jig de corte da linha de pesca para posicionar as peças com precisão

Montagem do lado do trem de engrenagens

• O trabalho começou pela parte mais complexa do movimento, o lado do trem de engrenagens, e peças como as pontes principais foram alinhadas conectando a linha de pesca aos parafusos
• Peças pequenas foram coladas em seções separadas de linha de pesca e fixadas em posição vertical

Virada para o lado do mostrador e montagem

• Foi criado um jig auxiliar para segurar a meia montagem concluída, permitindo trabalhar com estabilidade no lado oposto

Preparação do molde e da resina

• Foi construído um molde cúbico com placas de acrílico, fita antiaderente para epóxi e adesivo estrutural
• A partir dos resultados do protótipo, ficou claro que os próximos pontos de melhoria seriam controle mais preciso da altura, uma disposição mais explosiva e alinhamento mais fácil das peças

Terceiro protótipo: controle fino de posição

• A precisão dos ajustes finos foi melhorada com recursos como elevador tipo tesoura (lab jack) e pinças com ímã
• Um acelerador de cola instantânea foi aplicado com ferramenta de microgota para aumentar a eficiência da colagem
• A roda de balanço e a espiral foram abertas de forma natural para destacar visualmente o coração do relógio
• Pela estrutura do conjunto, a fundição foi feita de cabeça para baixo para que as peças ficassem corretamente suspensas

Quarto protótipo: movimento ETA-2824 / PT5000

• O experimento passou a usar o movimento ETA 2824, objetivo final (modelo compatível PT5000)
• Houve dificuldades com a miniaturização das peças, óleo, problemas de acabamento e danos à pintura, mas o processo básico de montagem pôde ser aplicado da mesma forma
• A suspensão de peças sensíveis como a mola de proteção contra choque e o conjunto do balanço foi feita com técnicas específicas
• Houve erros como alteração anormal do ângulo da montagem por limite de tamanho do molde e desprendimento da pintura causado pela resina, mas, após cerca de 18 horas, o resultado foi concluído

Produção da peça final e preservação da pintura

• Ao descobrir que epóxi e cola instantânea dissolvem a pintura, confirmou-se que a solução final era um revestimento com spray de laca
• Foram desenvolvidos um jig de corte da linha de pesca e ferramentas auxiliares de montagem, o que melhorou a repetibilidade da produção
• O processo detalhado foi conduzido etapa por etapa em montagem, pintura e assembly

Resultado final e impressões

• Embora seja difícil obter um acabamento de superfície perfeito, foi a experiência de finalmente conseguir a estrutura desejada após 2,5 anos de tentativas
• O texto destaca que um post de blog foi o gatilho para enfrentar o desafio de forma séria e expressa expectativa de expandir a ideia para modelos tridimensionais desmontados de vários movimentos de relógio

[GN⁺]

Comentários do Hacker News

• Acho que o post do blog do Bartosz Ciechanowski é um dos melhores conteúdos que se pode encontrar na internet hoje link
  • Ele já fez vários projetos com esse mesmo nível de detalhe link do arquivo
  • Esse tema já foi discutido no Hacker News há 3 anos, recebeu mais de 4 mil pontos e se tornou, de fato, um clássico, ocupando o 8º lugar entre os posts mais populares da história discussão relacionada
• Trabalho realmente incrível. Isso me lembrou de um artista que encapsulou objetos como câmeras em resina e depois os cortou com waterjet para criar uma espécie diferente de “vista explodida”. Mas não consegui achar o link
  • Um caso real em que Fabian Oefner fez esse tipo de trabalho
• Fiquei pensando que, se houvesse uma forma de ajustar o índice de refração da resina, a linha de pesca (suspensão) poderia desaparecer completamente
  • Não pensei nisso a fundo, mas fiquei curioso sobre que tipo de aditivo seria necessário. Pesquisando, parece haver bastante pesquisa anterior sobre isso na área de óptica. Ainda parece um tema promissor
• Me identifico com a parte sobre ser difícil conseguir um acabamento de espelho totalmente liso sem as ferramentas ou a experiência certas. Já fiz um porta-copos com um soquete LGA de CPU, e com lixa comum, indo para granulações cada vez mais finas, consegui fazer um bloco quase perfeitamente retangular. Eu movia a peça sobre uma superfície de vidro com a lixa presa nela; no fim, não lembro se usei composto de polimento
  • Como lixar por muito tempo cansa bastante, queria ter uma lixadeira orbital. Também é preciso polir a superfície, e se eu tivesse tempo e espaço gostaria de usar várias lixadeiras e ferramentas de polimento. Dá para ver o processo em vídeos reais de fornecedores confiáveis de epóxi link do vídeo
  • Se você prender a lixa no vidro ou fixá-la com fita, dá para fazer um desbaste de superfície realmente plano. Aprendi na prática o quão afiada uma faca pode ficar com esse método
• Fiquei feliz de ver o uso do movimento PT5000. É um dos calibres de que mais gosto. Esse movimento é um clone chinês do ETA 2824-2 e aparece bastante em relógios baratos encontrados no AliExpress. Dá para comprar um relógio estilo homenagem ao Submariner por 100 dólares, com cristal de safira, bezel de cerâmica, lume, resistência total à água e outras especificações, e ainda assim ele entrega precisão parecida com a de relógios suíços (dentro do padrão COSC). Um relógio que já tive rodava a +5 segundos por dia, e isso mostra bem o avanço da indústria relojoeira chinesa
  • Se alguém tiver bons recursos ou dicas para comprar clones de relógios mecânicos no AliExpress, eu gostaria de recomendações. Quero entender bem o custo-benefício antes de comprar
  • Acho que a experiência acumulada com técnicas de fabricação e montagem de eletrônicos de consumo teve um papel enorme no crescimento do mercado chinês de relógios
  • É realmente impressionante. Quando não estou arruinando relógios com resina, gosto do hobby de fazer overhaul em relógios, e meu próximo objetivo é aprender mecanismos de cronógrafo. Um movimento ST19 deve chegar em breve; ele também é barato, confiável, totalmente mecânico e com estrutura de column wheel. Palmas para a indústria relojoeira chinesa
• Para alguns, esse trabalho tem um certo ar de “sacrilégio”. Parte do encanto dessas máquinas incríveis não está só na estrutura interna, mas também no fato de funcionarem bem por décadas, quebrarem e depois voltarem à vida com um reparo — essa é a verdadeira mágica. Link do YouTube do Wristwatch Revival. Isso me lembrou de quando meu irmão, quando criança, fazia objetos de resina que pareciam o fundo do mar. Eu sempre fracassava porque era impaciente e mexia neles antes de curarem completamente
  • É fácil ver relógios de bolso sendo vendidos por preços parecidos em antiquários. Também é relativamente fácil encontrar exemplares inteiros que voltam a funcionar só com limpeza e troca de óleo. Existem umas 10 vezes mais relógios de bolso do que donos, então eles são ótimos para praticar. O custo de reparo é alto, mas a demanda é baixa por falta de técnicos e ferramentas (eu mesmo tenho dois)
  • Acho que faz ainda mais sentido se você pensar nisso como uma ferramenta educacional. Na verdade, a versão digital que inspirou esse projeto também tinha objetivo didático
  • A mágica do reparo é fascinante, mas entender como o mecanismo funciona é igualmente interessante. É natural sentir atração pelos dois aspectos
• Fiquei me perguntando se não existiria algum material transparente que ficasse com consistência de gel até endurecer por completo, permitindo ajustar a posição manualmente. A ideia seria deixar as peças suspensas num gel, como numa impressão 3D, e só no fim endurecer tudo totalmente. Se a resina de uma impressora SLA 3D tiver viscosidade suficiente, imaginei um método de posicionar tudo e depois curar com UV vídeo relacionado
  • Existem resinas em gel, mas é difícil fazer isso por causa do problema das bolhas, e o método mais comum é o de fundição em várias etapas, injetando em camadas. Também não é fácil evitar que fiquem linhas de separação por causa de pequenas diferenças no índice de refração
  • Se houver fluidez, sempre haverá o problema de as peças subirem ou afundarem por causa da flutuabilidade/densidade. Também dá para imaginar um método de fixação temporária com pequenas esferas de mesmo índice de refração, e depois despejar resina por cima para manter tudo no lugar. É algo parecido com o que realmente se usa em decoração de aquários e afins vídeo relacionado
• Bartosz, se por acaso você vir este post, gostaria que entrasse em contato diretamente. Só consegui fazer este trabalho graças ao seu blog e adoraria lhe enviar a peça final. Fiquei impressionado com esse nível de qualidade e com os detalhes de acabamento para um projeto paralelo
• Se a suspensão (suporte) for de um material com o mesmo índice de refração, ela não deveria ser visível
  • Nylon e resina epóxi têm índices de refração parecidos, mas não idênticos. Tentei fazer hastes finas de epóxi em vez de nylon, mas não obtive o resultado que queria
• A aparência da peça final é impressionante. Parece algo que faria sucesso até em exposição de museu. Além disso, o site ciechanow.ski é sempre uma grande fonte de inspiração