DIY lasergeschnittene Uhr - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Willkommen zu meinem Tutorial, wie man schöne, lasergeschnittene Uhren herstellt! Die Inspiration für dieses Projekt bekam ich von der Tatsache, dass ich im letzten Sommer zu einigen Hochzeiten gehen musste und ich ein paar personalisierte Geschenke für die Leute machen wollte, die heiraten. Ich dachte auch, es wäre eine gute Möglichkeit, einige mathematische Prinzipien anzuwenden, die ich gelernt habe und die ich im ersten Teil dieses Tutorials behandeln werde. Ich bin mir nicht sicher, wie gut ich das abdecken kann, aber auf jeden Fall werde ich etwas Python-Code bereitstellen, damit Sie so viele Designs erstellen können, wie Sie möchten. Darüber hinaus habe ich eine Reihe von Designs, die ich erstellt habe und die als SVGs in die Projektdateien aufgenommen werden.

Für dieses Projekt benötigen Sie:

• Sperrholz oder Acryl für das Zifferblatt
• Software zum Bearbeiten von Vektorgrafiken
• Zugang zu einem Laserschneider
• ein Uhrwerk mit 1/4" Welle

Zu den optionalen Materialien gehören:

• weiße Farbe
• 120 & 220 Schleifpapier
• dunkler Fleck
• Holzkleber
• 4 X 3/8 "Schrauben
• Holzversiegelung

Lass uns anfangen!

Schritt 1: Die Mathematik…

Ich dachte, dies sei einer der interessantesten Teile dieses Projekts, aber ich werde es Ihnen nicht übel nehmen, diesen Abschnitt zu überspringen. Hoffentlich kann ich gut beschreiben, was vor sich geht, aber bitte lesen Sie das Buch Creating Symmetry: The Artful Mathematics of Wallpaper Patterns von Frank Farris. Er ist wirklich großartig darin zu beschreiben, wie diese Symmetrien zustande kommen. Für einen kürzeren, aber "handgewellteren" Look, sieh dir dieses Quanta Magazine-Puzzle und seine Lösung an. Ich werde tatsächlich eine Lösung für das Problem des Quanta-Magazins erstellen und sie in dem Code, den ich unten poste, bereithalten.

Um zu verstehen, wie wir Symmetrie erhalten, müssen wir zuerst wissen, dass e^(i * 2 pi * C) = 1 für jede ganze Zahl C ist. Dies kommt von Eulers Identität, über die ich hier nicht sprechen werde, aber sie ist super wichtig und Jeder denkt, es ist das Größte, also schau es dir an. Ich habe die obige Tatsache verwendet, um die "A" -Kurve aus dem Quanta-Problem abzuleiten (siehe Bild), über die in der Lösung des Quanta-Problems ein wenig gesprochen wird. In der Ableitung ist "k" die Anzahl der symmetrischen Komponenten, die wir in unserer Kurve haben wollen. Wie sowohl "m" als auch "n" muss "k" eine ganze Zahl sein, um eine symmetrische Kurve zu haben. Im folgenden Code sehen wir C1 = 1 und C2 = -3 mit mod = 5, um die Kurve aus dem Problem zu erzeugen. Die Variable mod steht für "modulus" und sollte die gleiche Zahl wie "k" haben. (Hinweis: Um Code auszuführen, müssen die Bibliotheken numpy, matplotlib und sympy installiert sein.)

numpy als np importieren

import matplotlib.pyplot as plt from sympy import exp, I, re, im, symbol, lambdify t = symbol('t') fig = plt.figure(figsize=(6, 6)) # Für mod = 12, Rest kann nur be [1, 5, 7, 11] Rest = 1 mod = 5 l = Rest m = 1*mod + Rest n = -3*mod + Rest coeffs = np.array([1, 1/2, I/ 3]) exps = np.array([exp(l*I*t), exp(I*m*t), exp(I*n*t)]) f = (coeffs*exps. T).sum() x = lambdify(t, re(f)) y = lambdify(t, im(f)) xarray = [x(t) für t in np.linspace(0, 2*np.pi, 5000)] yarray = [y(t) für t in np.linspace(0, 2*np.pi, 5000)] plt.plot(xarray, yarray) plt.axis('off') plt.gca().set_position([0, 0, 1, 1]) #plt.savefig(r'Pfad\zum\Ordner\test.svg') plt.show() print('\t\t\t' + str(f))

Aber warum habe ich all diese Schwierigkeiten durchgemacht? Nun, ich finde es ziemlich cool, aber ich wollte das alles auch lernen, um Uhren mit 12-facher Symmetrie zu bauen. Auf diese Weise müssen keine hässlichen Zahlen ins Gesicht geschrieben werden und die Leute können immer noch leicht sehen, wie spät es ist. Das Tolle ist, dass wir nur im obigen Code mod auf 12 ändern müssen, um Kurven mit 12-facher Symmetrie zu erstellen! Versuchen Sie danach, einige der Koeffizienten von mod für n und m und die Zahlen im Koeffizientenvektor zu ändern, und sehen Sie, welche Art von Kurve es ergibt. Beachten Sie: Wenn Sie den Rest ändern, erhalten Sie möglicherweise Kurven mit 2-, 3-, 4- oder 6-facher Symmetrie. Es ist super seltsam, aber es kommt von der Tatsache, dass ganze Zahlen wichtig sind! Schauen wir uns ein Beispiel an:

Wenn k = 12 und m = 1 * k + 2 = 14, dann (m - 2) / k = m/k - 2/k = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 k = 6, Rest = 1

Wir sehen, dass wir, weil zwei durch zwölf dividiert, die gleiche Antwort erhalten, als ob wir einen Modul von 6 und einen Rest von 1 hätten! Tatsächlich zeichnet das Programm mit k = 12 und Rest = 2 nur die Kurve für k = 6 mit Rest = 1 zweimal übereinander nach! Daher kann für 12 symmetrische Komponenten der Rest nur eine Zahl sein, die nicht 12 teilt, also [1, 5, 7, 11] bis 12, sondern auch jede andere Primzahl nach 12. Ziemlich cool!

Ich hoffe, dass das, worüber ich hier gesprochen habe, das Interesse aller für das Thema geweckt hat. Auch hier ist das obige Buch von Frank Farris eine ausgezeichnete Ressource und ich hoffe, die Leute haben Spaß daran, mit meinem Python-Skript ein paar schöne Kurven zu machen. Nun zurück zur eigentlichen Aufgabe!

Schritt 2: Vorbereitung für das Laserschneiden

Die Formen, die wir ausschneiden, um die Uhren herzustellen, sind eigentlich nicht schwer vorzubereiten. Ich habe eine Reihe von Kurven eingefügt, die mir persönlich gefallen, also zögern Sie nicht, diese zu verwenden. Das Material kann alles sein, was sicher unter einen Laserschneider gelegt werden kann, aber ich habe ein 1/4 "Sperrholz mit einem schönen Birkenholz-Laminat-Gesicht gewählt. Ich habe das Zifferblatt der Uhr aus einer 10"-Scheibe gemacht, die in Ihrem Lieblingsvektor gezeichnet ist Grafikprogramm. Sie können dann die Kurve innerhalb der Scheibe ziemlich einfach neu skalieren, um ein schönes Zifferblatt zu erhalten. Ich habe auch eine andere Kurve genommen, die für meine Uhr in einen Rand geschnitten werden konnte, was ich sehr empfehlen kann, weil sie wirklich viel hinzugefügt hat. Eine Sache, die Sie vor dem Schneiden wissen müssen, ist, welche Art von Uhrwerk Sie verwenden werden. Amazon hat eine Menge für billig und Michael hat sie auch, wenn Sie es vorziehen, sofort einen zu kaufen. Sie werden den Wellendurchmesser wissen wollen, der meiner Meinung nach für die meisten 5/16" beträgt.

Das fertige Zifferblatt sollte eine 10-Zoll-Scheibe mit der Kurve sein, die Sie nachzeichnen möchten, und einem Loch in der Mitte für die Bewegungswelle mit einem Durchmesser von 5/16 Zoll. Beachten Sie, dass der Laser umso tiefer in Ihr Material schneidet, je mehr sich die Linien auf dem Design kreuzen! Wenn Sie versuchen, ein kompliziertes Design zu schneiden, schneiden Sie möglicherweise versehentlich durch Ihr Zifferblatt.

Das Design, das ich verwendet habe, das den Rahmen und das Design enthält, ist die Datei first.svg.

Schritt 3: Schneiden Sie Ihr Zifferblatt

Jetzt nehmen Sie Ihre Datei und laden sie in Ihren Laserschneider. Sie möchten das Design und die beiden Kreise in separaten Einstellungen haben. Für das Design war eine der Techniken, die ich verwendet habe, um den Tisch vom Laserschneider etwas unscharf zu bewegen. Auf diese Weise wird die Linie dicker in die Oberfläche geschnitten.

Dieser Teil macht richtig Spaß. Sie können sehen, wie der Laser Ihr Design auf dem Zifferblatt nachzeichnet, was ziemlich schön anzusehen ist, während es passiert.

Schritt 4: Beenden Sie Ihre Uhr

Wenn Sie Holz verwendet haben, verzieht sich Holz, das sich leicht verzieht, daher wäre es eine gute Idee, es mindestens zu versiegeln. Eines der Dinge, die ich tat, war, dass ich das Design in Weiß übermalte und dann die Farbe vom Gesicht schleifte. Dadurch erhält das Design einen schönen Akzent zum Holz, allerdings ist beim Schleifen Vorsicht geboten, da das schöne Holzlaminat ziemlich dünn ist und sich leicht durchschleifen lässt.

Ich habe auch eine Probe eines dunklen Flecks von Home Depot für den Rand des Zifferblatts bekommen. Dann habe ich etwas Holzleim auf die Umrandung aufgetragen und mit 4 3/8 Schrauben befestigt. Die zusätzlichen Schrauben sollten die Umrandung unter dem Druck des Verziehens befestigen. Ich habe das Ganze dann mit einer glänzenden Outdoor-Dichtmasse versiegelt. Als nächstes folgt Befolgen Sie die Anweisungen auf dem Uhrwerkpaket, um das Uhrwerk zu installieren und zu sehen, wie Ihre neue Uhr tickt!

Ich war mit dem Ergebnis ziemlich zufrieden und die Leute, denen ich es gegeben habe, waren auch begeistert. Ich hoffe, dass Sie diesen anweisbaren Spaß und interessant gefunden haben, und lassen Sie mich bitte wissen, welche coolen Uhren Sie machen!