DIY Schocken Dice - Master và Khuôn (Mold)

Hey,

Dạo này mình mới tập tành đổ epoxy và làm xúc xắc. Đây là dự án đầu tiên mình làm với epoxy và tự tạo khuôn. Với dự án này, bạn sẽ cần in “master” (xúc xắc mẫu), tạo khuôn silicone âm bản, rồi đổ xúc xắc thành phẩm bằng epoxy resin.

Theo cách này, về cơ bản bạn có thể “nhân bản” gần như mọi vật thể, miễn là nó có ít nhất một mặt phẳng. Mình có để hướng dẫn chi tiết bên dưới, kèm theo vài bài học rút ra trong quá trình làm. Bạn cũng có thể thay master dice bằng bất kỳ con xúc xắc hay vật thể nào bạn muốn sao chép.

Bộ xúc xắc này dùng cho trò chơi tên “Schocken”. Mình mới chuyển chỗ ở, và đây là trò địa phương rất phổ biến ở chỗ mình. Mình cũng đã thiết kế và dựng model các phụ kiện đi kèm (“Schockgesteck”) cần cho trò chơi. Mình sẽ up chúng sớm dưới dạng một model riêng.

Safety Precautions

Dự án này dùng Epoxy. Bình thường mình cũng hơi xuề xòa khoản an toàn, nhưng epoxy là thứ khá độc hại. Nó có thể gây hại nghiêm trọng về lâu dài. Mình cực kỳ khuyến nghị làm ngoài trời hoặc trong phòng thông gió tốt, và mua mặt nạ nửa mặt (half mask) phù hợp từ hãng uy tín (theo mình đọc thì nhiều loại hàng nhái rẻ trên Amazon thường không kín, bị hở). Mấy món này không mắc lắm mà lại hữu dụng cho nhiều việc khác (sơn, chà nhám, …).

Ngay cả sau khi tháo khuôn, epoxy vẫn còn thoát hơi cho tới khi cure hoàn toàn. Mình thường để các món này trong nhà nhưng bỏ vào hộp kín vài ngày.

3D Files and Bill of Materials

Tổng quan nhanh những thứ bạn cần cho dự án. Tổng chi phí để bắt đầu khoảng €20–30.

Dice:

• File dice.stl (PLA)

• Epoxy 2 thành phần để đổ

• Bộ giấy nhám để xử lý hậu kỳ. Mình dùng từ nhám thô (300 grit) tới rất mịn (10,000 grit).

• Một ít grease / Vaseline /… dùng làm mold release. Mình dùng PTFE lube có sẵn để bôi trơn trục lead screw của máy in.

• Sơn acrylic để tô (ink) số trên mặt xúc xắc

• (Tùy chọn) Tăm bông (Q-tips) để quét mold release

• (Tùy chọn) Mica powder để tạo màu đục (không trong)

• (Tùy chọn) Alcohol ink cho màu trong (transparent)

Tip: Mình mua một bộ epoxy giá rẻ trên Amazon, trong đó có sẵn nhiều món cần thiết, cộng thêm mấy thứ như ly pha, que khuấy, ...

Mold Housing:

• File dice_mold_part_a.stl và dice_mold_part_b.stl (PLA)

• Silicone 2 thành phần để làm khuôn

1x3 Box

• File trong thư mục 1x3 Box:

  • 1x3_lid.stl (PLA)

  • 1x3_bottom.stl (PLA)

  • 1x3_inset.stl (TPU)

• (Tùy chọn) 4x nam châm (đường kính 6mm, cao 1.5mm)

4x4 Box

• File trong thư mục 4x3 Box:

  • 4x3_lid.stl (PLA)

  • 4x3_bottom.stl (PLA)

  • 4x3_inset.stl (TPU)

• (Tùy chọn) 8x nam châm (đường kính 4mm, cao 1.5mm)

Cad Folder:

File STEP để remix và file dự án FreeCad của mình.

1. Printing and Making the Dice

1.1 Print and Post Processing the Dice:

Hãy in xúc xắc ở mức chất lượng cao nhất mà máy của bạn chịu được. Nếu bạn có máy in resin thì đó chắc chắn là lựa chọn tốt nhất. Mình đang dùng máy FDM tiêu chuẩn. Đây là setting của mình, nhưng bạn cứ chọn cái phù hợp nhất với máy của bạn:

• Nozzle 0.4mm

• Layer height 0.1mm

• Infill 20%

• Không support

• Bật ironing

In xúc xắc với mặt “Schock” hướng lên (số 6 nằm trên build plate). Nếu bạn có tấm PEI mịn thì nên dùng để giảm công chà nhám mặt đáy. Ironing sẽ giảm hậu kỳ ở mặt trên và cũng giúp sơn chữ đều hơn.

Sau khi in xong, tới phần hậu kỳ. Bạn chà nhám tăng dần theo cấp độ grit cho tới khi bề mặt mịn nhất có thể. Mình thường wet sanding. Dùng bề mặt thật phẳng như kính để chà, sẽ đảm bảo mặt phẳng chuẩn. Mình dùng một tấm kính build plate cũ không dùng nữa. Một con master sạch và mịn sẽ tiết kiệm rất nhiều thời gian khi làm xúc xắc epoxy. Mỗi phút bạn bỏ ra làm sạch master là bớt đi một phút bạn phải làm lại trên từng con xúc xắc thành phẩm.

Hình trái là ngay sau khi in. Hình phải là sau khi chà nhám từ 300–10000 grit.

1.2 Making the Mold Housing

In các phần trong thư mục Mold Housing, hoặc dùng file mold housing khác bạn tìm trên mạng. Setting in không quan trọng lắm ở bước này. Bạn có thể scale model lên nếu muốn khuôn dày hơn.

Hướng dẫn dưới đây là làm “cap mold”. Cũng có nhiều video hướng dẫn rất hay nếu bạn muốn làm theo. Một video mình recommend: Making Dice Molds Using PVC Pipe by Rybonator

Làm nửa khuôn dưới:

1. Dùng băng keo dán cố định con xúc xắc xuống. Mình dùng painters tape. Đặt mặt bạn ít quan tâm nhất quay xuống. Nói chung mặt trên thường đẹp nhất và mặt quay xuống thường xấu nhất.

2. Đặt các mảnh mold housing bao quanh xúc xắc ở giữa. Các chốt định vị (alignment pins) phải hướng xuống (như trong hình).

3. Dùng keo nến (hot glue) dán cố định các mảnh khuôn. Đảm bảo mọi khe hở đều được bịt bằng keo nến để silicone không bị rò. Cứ bơm “hào phóng” chỗ này; silicone mà rò ra rồi đi xử lý rất dơ và cực.

4. Pha silicone theo hướng dẫn trên chai. Bạn sẽ cần khoảng 40 g silicone (trừ khi bạn có scale model).

5. Đổ silicone từ từ vào khuôn để tránh kẹt túi khí lớn. Để silicone cure. Nếu bạn có pressure pot thì bỏ vô với khoảng ~40psi.

6. Sau khi cure, có thể sẽ có phần bavia (flashing) ở trên mặt xúc xắc, cần cắt bằng dao X-Acto. Bạn cũng có thể tỉa bavia dọc theo hông khuôn nếu muốn. Nhớ đừng làm xước master dice bằng dao, vì về sau nó sẽ tạo lỗi

(Trái và giữa) cho thấy hướng đặt xúc xắc và mold housing, và vị trí cần dán keo nến. (Phải) là nửa khuôn dưới đã hoàn thiện.

Làm nắp khuôn (cap):

1. Quét mold release quanh xúc xắc. Đảm bảo phủ hết silicone, đặc biệt là các lỗ định vị. Cố gắng đừng để dính lên chính con xúc xắc. Nó có thể gây lỗi bề mặt. Nếu lỡ dính lên xúc xắc thì dùng tăm bông mới để lau sạch.

2. Lật các mảnh mold housing lại để alignment pins giờ hướng lên. Đặt lại quanh khuôn và lại dùng hot glue dán thật kín.

3. Pha khoảng 20 g silicone và đổ từ từ vào housing.

4. Sau khi cure, tháo phần khuôn in 3D ra và từ từ bóc nắp khuôn khỏi phần dưới.

5. Lấy con xúc xắc in 3D ra. Thường bạn chỉ cần dùng ngón cái đẩy từ đáy khuôn lên là nó bật ra.

6. Chúc mừng! Vậy là bạn đã tự làm được khuôn xúc xắc rồi! you made yourself a dice mold.

Hình 1: Vùng màu xanh là chỗ cần quét mold release.
Hình 2 & 3: Mold housing đã lật ngược với các phần được dán keo nến.
Hình 4: Cap mold hoàn thiện.

1.3 Pouring the Epoxy Dice

Mình không đi quá sâu phần này, vì có rất nhiều kỹ thuật và tutorial online về làm xúc xắc từ cap mold. Cứ vui là chính và thử nghiệm màu sắc/kỹ thuật khác nhau. Mình khuyên nên bắt đầu đơn giản với xúc xắc một màu; khi làm thành công rồi hãy sáng tạo mạnh hơn.

Bạn có thể dùng mica powder để tạo xúc xắc màu đục (solid) hoặc alcohol ink cho xúc xắc trong (transparent).

Pressure Pot là gì và có cần không?

Pressure pot là một bình có thể tạo áp suất. Áp suất sẽ làm các bong bóng khí kẹt trong epoxy co lại và gần như không nhìn thấy. Bong bóng khí xuất hiện trong lúc khuấy và đổ, và nó sẽ gây khuyết điểm. Gần như không thể tránh hoàn toàn việc tạo bọt. Pressure pot là khoản đầu tư khá lớn, nhưng rất đáng nếu bạn làm epoxy thường xuyên.

Không có pressure pot bạn vẫn làm được xúc xắc nhìn đẹp, chỉ là sẽ không hoàn hảo. Trong ảnh dưới, con bên trái được cure trong pressure pot, còn con bên phải thì không. Mình dùng xúc xắc trong suốt ở đây; với xúc xắc màu đục thì bọt sẽ khó thấy hơn nhiều.

Một số mẹo để giảm bọt nếu bạn không có pressure pot:

• Ngâm ấm chai epoxy trong nước ấm trước. Epoxy loãng hơn sẽ ít bọt hơn (Lưu ý: cách này cũng làm rút ngắn thời gian thao tác)

• Khuấy thật chậm, cố gắng khuấy theo một hướng để hạn chế đưa không khí vào.
  Cũng nên dùng ly/ống cao và hẹp để giảm diện tích bề mặt epoxy tiếp xúc với không khí.

• Đặt ly epoxy đã pha vào nước ấm và chờ bọt nổi lên mặt. Nhớ đừng để nước dính vào epoxy. Dính nước có thể/sẽ làm hỏng quá trình cure. Bạn cũng có thể khuấy nhẹ thêm trong lúc ngâm để đẩy bọt lên.

• Dùng bật lửa hơ để xử lý bọt trên bề mặt.

• Khi rót vào khuôn, rót chậm nhất có thể.

Tip: Nếu bạn dùng pressure pot, bạn cũng cần cách để bơm áp cho nó. Thường sẽ dùng máy nén khí (air compressor). Nhưng vì mình ở căn hộ nên máy nén ồn không phải lựa chọn. Có một mẹo đơn giản: bạn có thể mod pressure pot để bơm bằng bơm xe đạp bình thường. Bạn chỉ cần một đầu chuyển 1/4" NPT to Schrader.

1.4. Post processing and Inking

Tùy độ mịn của master mà lượng hậu kỳ cần làm sẽ khác nhau. Với bộ của mình, thường mình chỉ cần chà mặt có số 6. Các mặt còn lại đa số gần như hoàn hảo. Giống như khi làm master, bạn chà nhám tăng dần với giấy nhám mịn hơn. Mình thường bắt đầu từ 5000 grit rồi lên tới 10,000 grit.

Khi xúc xắc đã cure hoàn toàn, tới bước tô số. Chỉ cần dùng sơn acrylic và cọ nhỏ để fill vào số. Cứ tô đậm tay, không cần quá chính xác. Sau khi tô từng mặt, dùng ngón cái hoặc khăn vải lau phần sơn dư. Khi sơn khô, bạn có thể dùng IPA để lau sạch phần sơn còn sót.

2. Printing the Boxes

2.1 Print the TPU insets

Bạn cứ dùng setting TPU phù hợp nhất với máy của bạn.

Miếng inset có thể press-fit vào phần bottom housing. Nó khá khít, nên có thể bạn sẽ phải dùng lực để ráp. Nếu máy bạn tolerance không tốt, có thể cần scale phần bottom hoặc lid lên 1–2%.

2.2 Printing the Bottom and Lid

In phần bottom và lid với setting PLA tiêu chuẩn. Mình dùng các thông số sau để tham khảo:

• Nozzle 0.4mm

• Layer height 0.2 mm

• Infill 20%

• Không support

• Bật fuzzy skin (nhớ kiểm tra file sau khi slice. Một số slicer sẽ áp fuzzy skin luôn cho cả tường bên trong)

• Z-seam random

Fuzzy Skin:
Fuzzy skin có thể gây lỗi ở một số slicer. Đôi khi texture bị áp luôn vào tường trong của nắp. Như vậy sẽ làm sai fit với phần đáy. Nếu bị vậy, hãy dùng file *fuzzy_template.stl. Import chung với part chính và đảm bảo hai model được canh đúng y hệt vị trí. Sau đó bật custom print settings cho vùng giao nhau (intersecting area) và chỉ áp fuzzy skin ở khu vực đó.

Gắn nam châm (Tùy chọn):
Model có sẵn lỗ để nhét nam châm giữa chừng khi in. Theo mình, làm vậy cảm giác “xịn” hơn và giúp nắp khỏi tuột. Nếu bạn muốn gắn nam châm, bạn sẽ cần pause print ở các layer nhất định để đặt nam châm vào. Các bước cụ thể có thể khác nhau tùy slicer:

• Import model vào slicer.

• Slice model.

• Ở phần preview, lướt qua các layer cho tới khi bạn tìm được layer cuối cùng mà lỗ nam châm chưa bị in đè lên. Đây là layer cần pause.

• Thêm lệnh pause-on-layer (cách làm tùy slicer).

Với hộp 1×3, bạn cần nam châm đường kính 6 mm, cao 1.5 mm. Với hộp 4×4, dùng nam châm 4 mm, cao 1.5 mm.

Khi máy pause, press-fit nam châm vào lỗ và cố định bằng một ít keo 502 (superglue). Rồi tiếp tục in. Quan trọng: Nhớ canh đúng cực (polarity). Bạn không muốn nắp với hộp đẩy nhau ra.