Hoa hồng in 4D

Khám phá thế giới in 4D với máy in của riêng bạn!

Cập nhật 12-02: Xem phản ứng của tôi với bản in của Martin Zoller để có thêm mẹo và giải thích về quy trình! Phần thứ hai bằng tiếng Anh..

Cập nhật 14-01: Tôi đã thử nghiệm với việc biến đổi thành 4D bằng lò nướng và kết quả thật tuyệt vời! Do đó, tôi đề nghị nên dùng lò nướng thay vì nước nóng!

GIỚI THIỆU

Mỗi bản in chúng ta tạo ra đều chứa đầy ứng suất. Nhựa bị kéo căng muốn co lại một chút. Đó là lý do tại sao chúng ta làm nóng bàn in, cần làm mát trong quá trình in và tại sao các mô hình của chúng ta co lại một chút sau khi nguội đi và đôi khi bị cong vênh trong quá trình in.

Sẽ thật tuyệt vời biết bao nếu chúng ta có thể cố tình sử dụng ứng suất gây ra này để làm cho các mô hình tự biến dạng, tạo ra một chiều thứ 4 bằng cách làm nóng chúng trên nhiệt độ chuyển pha thủy tinh (1) sau khi in?

Vâng, chúng ta có thể! Tất cả những gì bạn cần là một mô hình và kỹ thuật in đã được tinh chỉnh cho việc này. Bạn thậm chí có thể làm điều này mà không cần sử dụng vật liệu kỹ thuật cao hoặc vật liệu đa thành phần!

Trong ví dụ này, một bông hồng được tạo thành từ các lớp riêng biệt với các cánh hoa được in 3D trên máy in 3D thông thường. Các lớp cánh hoa khác nhau được đặt chồng lên nhau và bao bọc giữa cuống và nhụy của bông hồng, tất cả đều được in 3D.

Để bông hồng trông chân thực nhất có thể, sự phân chia các cánh hoa được thiết kế để trông tự nhiên nhất có thể. Kết quả là, chúng không cách đều nhau và cũng xoay nhẹ cho mỗi lớp và do đó không bao giờ ở cùng một vị trí trong vòng tròn. Đó là công thức riêng của tôi, được tạo ra với sự giúp đỡ của một số trang web giải thích cách sắp xếp cánh hoa theo toán học trong các loài hoa. Các lớp khác nhau được căn chỉnh trên một thanh hình chữ T.

Như đã đề cập, mô hình đã lắp ráp cuối cùng cần được làm nóng. Chúng ta có thể làm điều này bằng cách đổ nước sôi vào mô hình đã lắp ráp. Điều xảy ra sau đó là hoàn toàn kỳ diệu. Tất cả ứng suất chuyển thành biến dạng tự nhiên của từng cánh hoa, biến bản in trông có vẻ phẳng thành một bông hồng 4D hoàn chỉnh. Sẽ không có bông hồng nào giống nhau do những khác biệt nhỏ trong quá trình in và làm nóng.

Để làm quà tặng cho mô hình độc đáo này, tôi cũng đã thêm một hộp quà xinh xắn.

VIDEO

Video quay lần đầu quá trình lắp ráp và biến đổi bằng nước nóng. Tôi quên không gỡ hết keo dán còn sót lại trên bàn in, do đó các cánh hoa bị dính vào nhau và đó là lý do tại sao tôi phải tách chúng ra bằng tay vào cuối video. Xem thêm video tua nhanh bằng lò nướng.

IN ẤN

Đối với tất cả các cài đặt bên dưới, tôi đã sử dụng cả prusa slicer và Bambu studio. Tôi nghi ngờ các slicer khác cũng có những khả năng tương tự.

Sử dụng PLA! Hãy cẩn thận khi sử dụng PLA có chất độn như kim tuyến, gỗ hoặc kim loại. Điều này là do các biến dạng lớn xảy ra, có thể dẫn đến nứt hoặc vỡ với các chất độn như vậy. (2)

Yếu tố quyết định mô hình của bạn sẽ trông như thế nào cuối cùng chủ yếu được quyết định bởi các cài đặt in được sử dụng! Tất nhiên có một loại cài đặt tối ưu (mà tôi sẽ chia sẻ), nhưng cũng có rất nhiều chỗ để thử nghiệm với các cài đặt.

Mô hình được tối ưu hóa cho độ dày lớp 0,2mm (lớp đầu tiên có thể khác). Bạn có thể thay đổi điều này, nhưng điều này có thể có hậu quả lớn đối với kết quả cuối cùng!

Lớp đầu tiên là quan trọng nhất để biến dạng. Thử nghiệm với độ dày lớp và các cài đặt khác bên dưới để xác định mức độ biến dạng. In một cánh hoa với nhiều cài đặt khác nhau để thử nghiệm. Mức độ biến dạng sang chiều thứ 4 khi tạo đủ ứng suất với cài đặt máy in của bạn cho các cánh hoa sẽ rất lớn!

Lời khuyên khi in:

• Đầu phun: 0,4mm
• Độ dày lớp: 0,2mm (thử nghiệm với chiều cao lớp đầu tiên cho các cánh hoa!)
• Các lớp rắn trên cùng: 3
• Các lớp rắn dưới cùng: 4

Đảm bảo tất cả các lớp đều đặc khi in các cánh hoa! Như đã nói, hãy thử nghiệm với chiều cao lớp đầu tiên. Nó có ảnh hưởng lớn đến sự biến dạng của các cánh hoa. Tôi đã sử dụng 0,28mm cho lớp đầu tiên và 0,2 cho các lớp còn lại.

Chu vi

Số lượng chu vi liên quan đến kích thước của các cánh hoa cũng có ảnh hưởng lớn đến sự biến dạng của chúng. Với số lượng chu vi lớn hơn, các cánh hoa sẽ phồng lên mạnh mẽ. Với số lượng chu vi nhỏ hơn, sự phồng lên này ít mạnh hơn. Tôi đã sử dụng các cài đặt bên dưới:

• Cánh hoa 1-3: 25 chu vi
• Cánh hoa 4-6: 20 chu vi
• Cánh hoa 7-10: 15 chu vi
• Cuống, Nhụy, Thanh T, Chân đế, Hộp và Nắp hộp: 3 chu vi (hoặc những gì bạn thường dùng)

Độ đặc

Sử dụng độ đặc đồng tâm cho tất cả các lớp cánh hoa! Các bộ phận khác bạn có thể sử dụng những gì bạn thường dùng.

Tốc độ in (*đọc cập nhật 12-02)

Tốc độ in có thể ảnh hưởng đến biến dạng cuối cùng của các cánh hoa, mặc dù tôi dự đoán hiệu ứng này không quá lớn. Bên dưới là các tốc độ quan trọng nhất tôi đã sử dụng.

Lớp đầu tiên: 50mm/s. Độ đặc lớp đầu tiên: 105mm/s. Các lớp khác: Tường và lớp trên cùng: 200mm/s. Độ đặc rắn 250mm/s. Tường bên trong 300mm/s.

Tôi sở hữu một máy in nhanh, nhưng với tốc độ thấp hơn nó vẫn hoạt động! Tôi đã thực hiện các thử nghiệm ban đầu với CR10-V2 của mình với tốc độ tối đa 60mm/s.

Nhiệt độ in (*đọc cập nhật 12-02)

Nhiệt độ in (và thương hiệu PLA) có thể ảnh hưởng đến biến dạng cuối cùng của các cánh hoa, mặc dù tôi dự đoán hiệu ứng này không quá lớn khi sử dụng phạm vi nhiệt độ được khuyến nghị. Bên dưới là những gì tôi đã sử dụng.

Nhiệt độ in lớp đầu tiên: 225°C, các lớp khác: 215°C – Lớp đầu tiên KHÔNG làm mát bằng quạt

Nhiệt độ bàn in lớp đầu tiên: 55°C, các lớp khác: 55°C

Màu sắc

Bạn có thể tự do chọn màu sắc của riêng mình, nhưng lời khuyên là màu đỏ (hoặc trắng) cho cánh hoa, màu vàng cho nhụy và màu xanh lá cây cho cuống. Thanh T có thể in bằng bất kỳ màu nào vì nó không nhìn thấy được sau khi lắp ráp. Chân đế: màu bạn thích.

Filament tôi đã sử dụng:

• Prusament PLA Lipstick Red - Cánh hoa (hoa hồng đỏ) – Khắc hoa hồng trên nắp hộp
• Prusament PLA Vanilla White - Cánh hoa và Thanh T (hoa hồng trắng) – Hộp hoa hồng và nắp
• Prusament PLA Blend Viva La Bronze - Nhụy và Thanh T (hoa hồng đỏ) – Vòng trên nắp hộp.
• Prusament Premium PLA Mystic Green - Cuống – Khắc hoa hồng trên nắp hộp

LẮP RÁP

Sau khi in, các lớp cánh hoa khác nhau phải được xếp chồng lên nhau.

Đặt thanh T vào rãnh của cuống và dán chặt bằng keo siêu dính. Sau đó đặt cuống vào chân đế đã in và xếp các cánh hoa đã in theo thứ tự chính xác, từ lớn nhất đến nhỏ nhất. Khi làm nóng, các cánh hoa sẽ có xu hướng tạo thành hình cái bát với lớp trên cùng hướng vào trong. Vì vậy, đặt chúng với mặt trên hướng lên trên thường sẽ tạo ra các cánh hoa hướng lên trên (hoa hồng đỏ) và đặt chúng úp xuống (theo cùng thứ tự) thường sẽ tạo ra các cánh hoa hướng xuống dưới (hoa hồng trắng). Bây giờ hãy dán nhụy vào đầu kia của thanh T và để nó khô đủ cứng! Kiểm tra xem mọi thứ đã được cố định chắc chắn chưa.

Bây giờ là phần thú vị, để cho bông hồng của bạn nở rộ trong chiều thứ 4!

Hãy làm điều này cùng với hoặc để người nhận làm để sự kỳ diệu không bị mất đi của món quà!

Chúng ta cần làm nóng mô hình trên ±80°C, nhiệt độ mà PLA trở nên mềm, nhưng không tan chảy. Chúng ta có thể làm điều này bằng cách sử dụng nước sôi hoặc bằng cách nung nóng trong lò.

Sử dụng nước nóng:

Đảm bảo bạn có một tô (thủy tinh) đủ lớn để sử dụng với nước sôi.

Đặt bông hồng với cuống vào chân đế đã in, ở giữa tô trống và đổ nước sôi đều lên trên. Đảm bảo đổ đầy tô cho đến khi bông hồng ngập hoàn toàn! Cho phép các cánh hoa hình thành theo thời gian.

Sau đó, cẩn thận nhấc bông hồng ra khỏi nước nóng bằng, ví dụ, một cái nĩa và để nguội. Trong khi làm nguội, bạn có thể loại bỏ nước thừa, định hình thêm các cánh hoa một chút bằng tay (chúng nguội chậm và có xu hướng dính vào nhau một chút) và sau khi nguội hoàn toàn, bông hồng 4D tự tạo của bạn đã sẵn sàng. Sau khi nguội, các cánh hoa chắc chắn và cứng cáp, nhưng vẫn có một chút chuyển động quanh thanh T.

Mẹo: bạn có thể sử dụng lực hấp dẫn để làm cho bông hồng mở hoặc đóng hơn: để nó nguội với phần đỉnh hướng lên hoặc xuống. Bạn cũng có thể sử dụng lực ly tâm để định hình: xoay bông hồng trong khi làm nguội.

Sử dụng lò nướng:

Làm nóng lò nướng ở 100°C. Đặt bông hồng với cuống vào chân đế đã in và đặt nó trên đĩa. Bây giờ đặt toàn bộ vào lò nướng ở giữa hoặc ở 1/3 chiều cao. Đóng cửa lò và chờ đợi điều kỳ diệu xảy ra. Hãy cẩn thận để có đủ không gian phía trên bông hồng để tránh làm cháy các cánh hoa bởi bộ phận làm nóng trong lò!

Thông thường việc này mất khoảng 5-8 phút. Sau khoảng 5 phút, bạn có thể tăng nhiệt độ lên một chút thành 120°C để đẩy nhanh quá trình hoặc cho phép nó biến dạng nhiều hơn. Khi bông hồng đã hình thành hoàn chỉnh, lấy nó ra khỏi lò và để nguội. Trong khi làm nguội, bạn có thể tạo thêm các biến dạng nhỏ (bổ sung) nếu muốn. Sau khi lấy ra khỏi lò, các cánh hoa vẫn còn mềm. Vì vậy, chúng vẫn có thể bị chảy xệ một chút do trọng lượng của chúng.

Tôi hy vọng tất cả các bạn đã đọc đến đây và bây giờ cảm thấy tò mò và quyết tâm dấn thân vào cuộc phiêu lưu này! Tôi rất thích xem trải nghiệm và những bản in của các bạn!

Nếu bạn thích những gì tôi đã chia sẻ, bạn có thể gửi cho tôi một món quà nhỏ

Đối với những người quan tâm đến các kỹ thuật in 4D, hãy xem WIKI về nó.

Kỹ thuật tôi đã sử dụng được gọi là: Thư giãn ứng suất

1. Nhiệt độ chuyển pha thủy tinh

Nhiệt độ chuyển pha thủy tinh là phạm vi nhiệt độ mà tại đó polyme (PLA) chuyển từ trạng thái rắn như thủy tinh sang trạng thái mềm (không nóng chảy).

2. Lời khuyên này dựa trên việc sử dụng trong các lớp mỏng trước đây. Tôi chưa thử nghiệm điều này cho mô hình này. Nếu bạn thử, vui lòng cho tôi biết nếu nó hoạt động tốt.