Jam Laser-Cut DIY: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Selamat datang di tutorial saya tentang cara membuat jam yang indah dengan potongan laser! Saya mendapat inspirasi untuk proyek ini dari kenyataan bahwa saya harus pergi ke beberapa pernikahan musim panas lalu dan saya ingin membuat beberapa hadiah pribadi untuk orang-orang yang akan menikah. Saya juga berpikir ini akan menjadi cara yang baik untuk menerapkan beberapa prinsip matematika yang saya pelajari, yang akan saya bahas di bagian pertama tutorial ini. Saya tidak yakin seberapa baik saya dapat menutupinya, tetapi bagaimanapun saya akan memberikan beberapa kode Python sehingga Anda dapat membuat desain sebanyak yang Anda suka. Selain itu, saya memiliki banyak desain yang telah saya buat yang akan disertakan dalam file proyek sebagai SVG.

Untuk proyek ini, Anda akan membutuhkan:

• kayu lapis atau akrilik untuk dial jam
• perangkat lunak pengedit grafik vektor
• akses ke pemotong laser
• gerakan jam dengan poros 1/4"

Bahan opsional meliputi:

• cat putih
• Kertas pasir grit 120 & 220
• noda gelap
• lem kayu
• 4 X 3/8 "sekrup
• sealant kayu

Mari kita mulai!

Langkah 1: Matematika…

Saya pikir ini adalah salah satu bagian yang paling menarik dari proyek ini, namun saya tidak akan menentang Anda karena melewatkan bagian ini. Mudah-mudahan saya melakukan pekerjaan yang baik dalam menggambarkan apa yang sedang terjadi, tetapi silakan merujuk ke buku Creating Symmetry: The Artful Mathematics of Wallpaper Patterns oleh Frank Farris. Dia melakukan pekerjaan yang sangat bagus dalam menggambarkan bagaimana simetri ini terjadi. Untuk tampilan yang lebih pendek tetapi lebih "gelombang tangan", lihat teka-teki Majalah Quanta ini dan solusinya. Saya benar-benar akan menghasilkan solusi untuk masalah Majalah Quanta dan menyiapkannya dalam kode yang saya posting di bawah ini.

Untuk memahami bagaimana kita mendapatkan simetri, pertama-tama kita harus mengetahui bahwa e^(i * 2 pi * C) = 1 untuk sembarang bilangan bulat C. Ini berasal dari identitas Euler, yang tidak akan saya bicarakan di sini tetapi sangat penting dan semua orang berpikir itu yang terbaik, jadi periksalah. Saya menggunakan fakta di atas untuk mendapatkan kurva "A" dari masalah Quanta (lihat gambar), yang sedikit dibicarakan dalam solusi masalah Quanta. Dalam derivasi, "k" adalah jumlah komponen simetris yang kita inginkan dalam kurva kita. Seperti "m" dan "n", "k" harus bilangan bulat agar memiliki kurva simetris. Pada kode di bawah, kita melihat bahwa C1 = 1 dan C2 = -3 dengan mod = 5 untuk menghasilkan kurva dari masalah. Variabel mod adalah singkatan dari "modulus" dan harus memiliki angka yang sama dengan "k". (Catatan: untuk menjalankan kode, pustaka numpy, matplotlib, dan sympy harus diinstal.)

impor numpy sebagai np

import matplotlib.pyplot as plt from sympy import exp, I, re, im, Symbols, lambdify t = Symbols('t') fig = plt.figure(figsize=(6, 6)) # Untuk mod = 12, sisanya bisa hanya menjadi [1, 5, 7, 11] sisa = 1 mod = 5 l = sisa m = 1*mod + sisa n = -3*mod + koefisien sisa = 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) untuk t di np.linspace(0, 2*np.pi, 5000)] yarray = [y(t) untuk t di 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'path\to\folder\test.svg') plt.show() print('\t\t\t' + str(f))

Tapi kenapa aku melalui semua masalah ini? Yah, saya pikir itu cukup keren, tetapi saya juga ingin mempelajari semua ini untuk membuat jam dengan simetri 12 kali lipat. Dengan begitu, tidak perlu memasang angka jelek di wajah dan orang masih bisa melihat jam berapa sekarang dengan mudah. Hebatnya, yang perlu kita lakukan untuk membuat kurva dengan simetri 12 kali lipat adalah mengubah mod ke 12 pada kode di atas! Setelah itu, coba ubah beberapa koefisien mod untuk n dan m dan angka-angka dalam vektor koefisien dan lihat seperti apa kurva yang dibuatnya. Satu hal yang perlu diperhatikan, jika Anda mengubah sisanya, Anda mungkin mendapatkan kurva dengan simetri 2, 3, 4, atau 6 kali lipat. Ini sangat aneh, tetapi itu berasal dari fakta bahwa bilangan bulat itu penting! Mari kita lihat sebuah contoh:

Jika k = 12, dan m = 1 * k + 2 = 14, maka (m - 2) / k = m/k - 2/k = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 k = 6, sisa = 1

Kita melihat bahwa karena dua membagi dua belas, kita mendapatkan jawaban yang sama seolah-olah kita memiliki modulus 6 dan sisa 1! Faktanya, dengan k = 12 dan sisa = 2, yang dilakukan program hanyalah menelusuri kurva untuk k = 6 dengan sisa = 1 dua kali, satu di atas yang lain! Oleh karena itu, untuk 12 komponen simetris sisanya hanya dapat berupa bilangan yang tidak membagi 12, yaitu [1, 5, 7, 11] sampai dengan 12, tetapi juga bilangan prima lainnya yang melewati 12. Keren!

Saya harap apa yang saya bicarakan di sini telah membangkitkan minat semua orang dalam topik ini. Sekali lagi, buku Frank Farris di atas adalah sumber yang bagus dan saya harap orang-orang bersenang-senang membuat kurva yang bagus dengan skrip python saya. Sekarang, kembali ke tugas yang ada!

Langkah 2: Mempersiapkan Pemotongan Laser

Bentuk yang kami gunting untuk membuat jam sebenarnya tidak sulit untuk disiapkan. Saya telah menyertakan banyak kurva yang saya sukai secara pribadi, jadi jangan ragu untuk menggunakannya. Bahannya bisa apa saja yang bisa diletakkan di bawah pemotong laser dengan aman, tapi saya memilih kayu lapis 1/4" dengan permukaan laminasi kayu birch yang bagus. Saya membuat dial jam dari disk 10" yang dilacak di vektor favorit Anda program grafis. Anda kemudian dapat mengubah skala kurva di dalam disk dengan cukup mudah untuk membuat dial yang bagus. Saya juga mengambil kurva lain yang dapat dipotong menjadi perbatasan untuk jam saya, yang sangat saya sarankan karena sangat menambah banyak. Satu hal yang perlu Anda ketahui sebelum memotong adalah jenis gerakan jam yang akan Anda gunakan. Amazon memiliki banyak yang murah, dan Michael juga memilikinya jika Anda lebih suka keluar dan membelinya sekarang. Anda akan ingin mengetahui diameter poros, yang menurut saya paling banyak 5/16".

Dial yang sudah selesai harus berupa disk 10" dengan kurva yang ingin Anda lacak di dalamnya, dan lubang di tengah untuk poros penggerak yang berdiameter 5/16". Ketahuilah bahwa semakin banyak garis pada desain yang saling bersilangan, semakin dalam laser akan memotong bahan Anda! Jika Anda mencoba untuk memotong desain yang rumit, Anda mungkin tidak sengaja memotong dial Anda.

Desain yang saya gunakan yang menyertakan border dan desain adalah file first.svg.

Langkah 3: Potong Dial Anda

Sekarang Anda mengambil file Anda dan memuatnya ke dalam pemotong laser Anda. Anda akan ingin memiliki desain dan dua lingkaran pada pengaturan terpisah. Untuk desainnya, salah satu teknik yang saya gunakan untuk melacaknya adalah dengan memindahkan meja sedikit di luar fokus dari pemotong laser. Dengan begitu, garis dipotong lebih tebal ke permukaan.

Bagian ini sangat menyenangkan. Anda bisa melihat laser menelusuri desain Anda pada dial, yang cukup rapi untuk dilihat saat itu terjadi.

Langkah 4: Selesaikan Jam Anda

Jika Anda menggunakan kayu, kayu yang tipis mudah melengkung, jadi ada baiknya untuk menyegelnya seminimal mungkin. Salah satu hal yang saya lakukan adalah saya melukis di atas desain dengan warna putih dan kemudian mengampelas cat dari wajah. Ini memberi desain aksen yang bagus pada kayu, namun Anda harus berhati-hati saat mengampelas karena laminasi kayu yang bagus cukup tipis dan mudah untuk diamplas.

Saya juga pergi dan mengambil sampel noda gelap dari Home Depot untuk batas muka jam. Saya kemudian meletakkan beberapa lem kayu di perbatasan dan menempelkannya dengan sekrup 4 3/8 . Sekrup tambahan itu untuk menjaga perbatasan tetap terpasang di bawah tekanan lengkungan. Saya kemudian menyegel semuanya dalam sealant luar ruangan yang mengkilap. Selanjutnya, ikuti instruksi pada paket gerakan jam untuk menginstal gerakan dan melihat jam baru Anda mulai berdetak!

Saya cukup senang dengan hasilnya, dan orang-orang yang saya berikan juga menyukainya. Saya harap Anda menemukan pelajaran yang menyenangkan dan menarik ini, dan beri tahu saya jam keren apa yang Anda buat!