Недавно, исследуя недра своих фотоархивов, наткнулся на хронологию фоток, пусть и рвано, но повествующую об изготовлении настольной лампы/бра с довольно интересным для меня декором в виде фотографий.
Было это, конечно, очень давно, половина из воспоминаний уже, возможно, вообще неправда, но я решил, что было бы здорово в каком бы то ни было виде сохранить эту историю, которая длилась несколько месяцев и подарила много эмоций и скиллов, наряду с изрядной нервотрепкой от неудач.
Идея
Однажды, сидя на работе в офисе, я выловил в своей голове идею сделать лампу, где нечто вращается вокруг непосредственного источника света. На тот момент мне было не совсем прозрачно, как это реализовать, так как к источнику должны идти провода питания, а значит он должен быть неподвижным. Я принялся калякать-малякать и с n-ной попытки сумел набросать, на первый взгляд, прототип, который должен был работать.
К сожалению, эти древние рукописи были утрачены и я не смогу их показать, но плоды, которые они принесли - постараюсь.
Проект
Принеся наброски домой, я решил поскорее перенести их в какой-нибудь софт в виде чертежей, а ещё лучше сразу 3D модели, за что сразу и взялся. В первую очередь меня интересовала сама возможность воплощения подобного механизма, но почертив, я быстро понял, что простое рисование картинок ни к чему не приведет и хорошо бы чертежи сразу привязывать к каким-то реальным деталям, из которых всё это можно изготовить.
Одним из очевидных фактов было то, что в основе всего должен лежать подшипник, ведь он и позволит оставить сердцевину неподвижной, при вращающейся периферии. Посидев с какое-то время с линейкой в руках, прикидывая необходимые размеры, в частности диаметр центрального отверстия, я таки нашел подшипник, через который, как мне показалось возможно будет пропустить провода, оставив при этом достаточное количество "мяса" для общей прочности конструкции. Таким подшипником оказался 6202zz с внутренним диаметром в 15мм, а наружным в 35мм. Такие подшипники, кстати, используют для крепления барабанов стиральных машин, на мой взгляд, вполне соизмеримо по нагрузкам с небольшой лампой.
В качестве источника света решил первоначально прикидывать LED лампочку, кои у меня уже были в запасе и поддавались мгновенным замерам и переносу в проект. А вкручивать ее решил в также имеющийся керамический патрон.
Спустя некоторое время у меня получилось некий композит из покупных и напечатанных деталей.
Понимая, что нечто вращающееся будет иметь объем (тогда уже у меня были идеи, но о них немного позже), я сделал выносную штангу для крепления вырисовывающейся лампы к стене.
Начало неплохое, но мне хотелось придать лампе некоторой универсальности, поэтому я заморочился на ножкой, которая может быть установлена в одно из двух положений, чтобы поставить лампу или повесить. Переставляться она должна легко и быстро, держась на одном магните.
Вращать на получившейся оси я хотел куб. Чтобы понять его размеры и положение, я отметил центр рассеивателя лампочки и нарисовал банальный квадрат. В качестве ребер куба я хотел использовать деревянные уголки 20х20мм, а вот боковые грани планировал печатать на принтере, потому для них принял такой размер, который поместится в область печати.
Длину выноса-крепления я принял, исходя из диагонали квадрата, ведь куб будет вращаться. Для верхней и нижней граней в качестве материала выбрал фанеру толщиной 3мм, в которой нарисовал незатейливые вырезы для вентиляции.
В этот момент стало ясно, что для устойчивого вращения такой объемной конструкции, ей нужна ось ещё и на верхней грани, которую я и замоделировал. Ввиду того, что сквозь нее не нужно пропускать провода, там я использовал подшипник поскромнее: 625zz с внутренним диаметром 5мм, а наружным - 16мм. Чтобы укрепить и закрепить саму ось, использовал винт, проходящий сквозь подшипник наряду с пластиком, под него сразу оставил отверстие.
Ось, которая просто смотрит в небо, довольно бесполезна и её нужно также чем-то связать с основанием. Попыхтев немного, для этой цели я смоделировал Y-образную скобу, которая является перемычкой между выносом и верхней гранью куба. В плане геометрии я пытался поиграться с формой так, чтобы скоба вызывала впечатление того, что куб непременно должен ее задевать при попытке вращения.
Финальный штрих проекта - предусмотреть те самые печатные вставки, их крепление и, главное, возможность замены лампочки.
Что касается вставок, то по задумке они должны быть сменными, а значит - легко сниматься. Они будут служить рассеивателями света и для них я планировал использовать литофании из фотографий. Если коротко, литофания - это изображение из просвечивающегося материала, где за светотень отвечает толщина этого самого материала: толще - темнее, тоньше-светлее.
Для крепления вставок я предусмотрел "уголки" по углам и магнитные держатели, состоящие из основания и ответной части на вертикальных рёбрах куба.
После долгих изысканий, пришел к тому, что для замены лампочки и вставок будет предусмотрена возможность снять нижнюю грань, а точнее снять весь куб с нижней грани, прикрепленной к основанию. Для этого модифицировал нижние "уголки", добавив на них приливы для магнитов. Для размыкания скобы предусмотрел винтовое крепление двух ее частей друг другу. Таким образом, для доступа внутрь нужно открутить 2 винта и снять конструкцию вверх.
В контексте проектирования про сами панели рассказать особо нечего, ведь они представлены обычными квадратами, а вся магия литофании натягивается на них софтом в пару кликов.
Изготовление
Завершив предварительный проект и убедившись, что все использованные части реальны, я перешел к этапу изготовления.
Кастомные детали из пластика запустил на печать, заняв принтер на несколько суток. Грани из фанеры заказал в компании, занимающейся лазерной резкой. Все, что поддавалось покупке в магазине, заказал на маркетплейсах, либо очно купил.
Когда большая часть деталей оказалась у меня на руках, я приступил к сборке. Первым делом я напилил и склеил деревянные уголки, вклеил в них верхнюю грань и сразу же тестово собрал будущую лампу на сухую.
Сборка показала, что размеры правильные, куб склеен ровно и детали подходят друг к другу. Единственным моментом оказалось то, что подшипники с завода набиты довольно вязкой смазкой, которая не позволяет им крутиться с необходимой легкостью. Тут, думаю, все любители спиннеров знают решение: обильных душ из WD-40 с последующим отмоканием в ванне с тем же составом.
Убедившись, что теперь всё точно хорошо, я приступил к шлифовке и покрыванию воском всех деревянных деталей.
Успех! А значит пора приступать к электрике. В плане схемы тут даже стыдно писать: 2 провода. Но эти два провода должны пройти сквозь вынос, сквозь подшипник и попасть внутрь лампы. Для этих целей, я, конечно, оставил канал сечением чуть большим, чем сечение самого кабеля, но проблемы с протаскиванием возникли в зоне поворота этого самого канала. Несколько вечеров я пробовал разные способы пропихнуть кабель, но ни одна из них так и не увенчалась успехом. Тогда, плюнув, я снял внешнюю оболочек с кабеля и принялся протаскивать отдельные провода. Не могу сказать, что это было легко и непринужденно, но в очередной напряженный вечер провода таки оказались на своем месте.
Прежде чем собирать дальше, обязательно нужно проверить работоспособность измусоленной и неоднократно проклятой проводки.
Далее радостно снова открутил провода от патрона и водрузил основание лампы на свое место под него, прикрутив первый сверху.
Чтож, лампа горит и собирается и, казалось бы, дело осталось за малым. Но как бы не так! Панели!
Чтобы, вероятно, дать чуть больше контекста, слегка погружусь в техническую часть изготовления литофании.
Подготовленную, как уже писал, в два клика модель, нужно ещё распечатать. Диаметр базового сопла почти на всех 3D принтерах равен 0,4мм, что подразумевает то, что наименее тонкая линия, которую может напечатать принтер, также равна 0,4мм или около того. И это, внезапно, очень жирно. Чтобы понять, почему именно, нужно представить себе эти 0,4мм, как размер пикселя на фотографии. В моем случае физический размер отпечатка получился 216х216мм, а значит при пикселе в 0,4мм разрешение фото получится:
216/0,4=540
540х540 "пикселей", что соответствует крайне низкой детализации. Например, на том же YouTube в браузере, где сам вьюпорт видео схожего размера, больно смотреть даже 720p, а это, на минуточку 1280х720 пикселей.
Выход из этой ситуации есть и он не такой уж сложный: нужно печатать литофанию вертикально, где при той же ширине линии мы вольны задавать толщину слоя вплоть до 0,1мм, получая разрешение в 4 раза больше.
В теории это звучит классно, но моя практика оказалась сильно другой. Попробовав напечатать фото стоя сперва долго получал укупников на более высоких слоях. Это происходило из-за того, что тонкая и высокая деталь начинала раскачиваться при печати, а еще не полностью застывший пластик иной раз просто скатывался вниз, из-за чего принтер продолжал печатать уже в воздухе. Я пробовал кучу разных вариантов, менял кучу настроек, печатал на микроскорости, хотя и на обычной печать занимала порядка 16 часов, но все безрезультатно. В очередной раз, экспериментируя с настройками, мне удалось таки вынуть из принтера целый отпечаток, но, увы, жизнь его так помотала сразу после рождения, что для моих целей он уже к этому моменту был не пригоден.
Спустя почти месяц безуспешных попыток, я забросил эту затею и был настолько разочарован, что еще долго не подходил к принтеру.
Но лампу надо было доделать и, собравшись с силами (не без помощи того, кому она предназначалась), я решил прибегнуть к плану Б, а именно, вместо фотографий сделать менее интересные, но все еще прикольные вставки с какими-нибудь геометрическими узорами. Выбор пал на животных, и первым из них оказалась геометрическая пума.
Как видно из результата, даже в такой простой картине в углах что-то пошло не так, а все последующие попытки дале еще более плачевный результат. То ли механика принтера оказалась уже на пределе износа, то ли я доканал его своими настройками и калибровками. Это не важно, главное, что запланированные друзья пумы в лице слона, бегемота и жирафа так и не появились.
На этом моменте желание продолжать кончилось вовсе и проект так и остался пылиться в дырявом виде на верстаке.
Завершение проекта
Спустя долгих два месяца 3D печатного молчания, пройдя все стадии принятия, я решил вернуться к проекту, но обратиться за помощью к новой технологии печати, а именно SLA, где вместо прутка используется жидкая фотополимерная смола.
После долгих и мучительных выборов я заказал фотополимерный 3D принтер, который сулил выигрыш по всем фронтам: меньше механических движений, толщина слоя аж 0,05мм и намного более надежное спекание слоев между собой.
Единственной "особенностью" было то, что область печати заказанного мною принтера (как и большинства на тот момент) была меньше, чем у его FDM собрата и составляла 192х120х200мм, а это означало, что мои панельки 216х216мм в него не влезут (точнее, из него не вылезут). Чтобы решить эту проблему, я быстро переделал панели в размер 200х200мм, а для того, чтобы они влезали в прошлый размер, домоделировал для них рамки. И, да, 200мм не под прямым углом можно утрамбовать в 192мм области печати.
Первая же попытка печати на новом принтере увенчалась оглушительным успехом. Видимо, я радовался настолько, что даже не сфотографировал результат. Сразу же следом в печать полетели сразу 3 оставшиеся панели, успешно оказавшиеся у меня в руках спустя несколько часов.
Теперь оставалось лишь допечатать рамки и небольшие усилители для верхней и нижней граней, которые оказались недостаточно жесткими из-за моих "красивых" узоров.
Казалось бы, до финала остался буквально шаг, но этот шаг занял ещё несколько месяцев периодических и чаще безуспешных подходов к FDM принтеру в попытках выдавить из него небольшую горстку оставшихся простеньких до безобразия деталей.
Итоги
Несмотря на угасающую надежду на успех, одна из многих попыток в очередной раз напечатать детали, поднастроив еще что-то, внезапно, увенчалась успехом и проект, наконец-то был завершен полностью!
На данный момент лампа/бра трудится ежедневно уже более 3 лет, замена лампочки пока не потребовалось, а механизм вращения все такой же плавный.
Поскольку это был мой первый опыт и это скорее прототип, а не изделие, за это время появилось мнение насчет того, что нужно исправить в проекте, если вдруг захочется его повторить: выносу и скобе нужно увеличить сечение, чтобы лампа лучше сопротивлялась провисанию, когда висит на стене, а для ножки предусмотреть большую площадь опоры, чтобы она не норовила выскользнуть из пазов под весом лампы (этот момент я доработал напильником по месту в текущей итерации).
В остальном же, я, внезапно, периодически сам подхожу и прокручиваю ее, чтобы сменить фотки, каждый раз уже с улыбкой вспоминая былые эпические битвы с принтерами.