Es war ein ungewöhnlich warmer Samstagnachmittag in Brooklyn, und ich ging mit meinem Hund, als mein Telefon mit einer SMS von einem Freund bei Rolex summte und nur einen Link zu etwas auf Thingiverse (eine 3D-Druck-Filesharing-Site) enthielt. Ich öffnete die Verbindung und mein Kiefer fiel; Ich schaute auf eine 3D-gedruckte Tourbillon-Uhr , die von Christoph Laimer, einem Schweizer Ingenieur, gebaut wurde.
Dies ist eine echte Uhr, mit einem Tourbillon , das fast vollständig in 3D gedruckt ist. Denken Sie darüber nach: Das Tourbillon - eine mehr als 200 Jahre alte Erfindung, die von einem der größten Uhrmacher aller Zeiten entworfen wurde und in seiner Geschichte praktisch ein Synonym für Handarbeit und hochwertige Uhrmacherkunst war, wurde in einer funktionierenden Uhr hergestellt mit einem 3D-Drucker.
Du kannst es wickeln, die Zeit einstellen und es mit dir tragen. Sicher, es ist ein bisschen zu groß (eine Taschenuhr, keine Armbanduhr, und sie müssten zu Fuß gut dimensionierte Taschen sein) nicht sehr genau und läuft nur für etwa 30 Minuten - aber nichts davon ist was wirklich zählt. Was zählt ist, dass diese Uhr mit einem erschwinglichen Consumer Level 3D-Drucker (ein Ultimaker 2 ) hergestellt wurde. Um das Ganze abzurunden, machte Laimer alle Quelldateien kostenlos verfügbar! Sicherlich wurden in der Vergangenheit Uhrenbauteile hergestellt, aber dies ist die erste (soweit wir es feststellen konnten) komplette, funktionierende Uhr , die 3D gedruckt wird: jedes Zahnrad, die Hemmungskomponente, das Gehäuse, sogar die Spiralfeder und Triebfeder - und wir müssen betonen, dass es nicht nur eine Sammlung von Dateien ist, es läuft tatsächlich.
Die einzigen nicht bedruckten Teile sind die Metallstifte, die als Achsen für die Zahnräder verwendet werden, und einige Schrauben und Unterlegscheiben (in der 3D-Druck-Community werden auch "Vitamine" als nicht gedruckte Komponenten genannt).
Das sind natürlich große Neuigkeiten für die Uhrmacherei, aber auch für mich persönlich waren das sehr gute Neuigkeiten. Um zu sehen, warum, lassen Sie uns einen Schritt zurück in den Sommer 2014 machen. Ich hatte gerade meinen eigenen Versuch eines 3D-gedruckten Uhrprojekts abgeschlossen: das Tourbillon 1000% , ein 3D-gedrucktes Tourbillon mit einer koaxialen Hemmung. Tourbillon 1000% ist jedoch keine komplette Uhr; es ist nur der Tourbillon-Mechanismus und das vierte Rad, und enthält keinen Getriebezug oder Lauf . Es läuft nicht von allein; stattdessen benötigt ein Mensch, um den Tourbillonwagen zu versorgen, während er das vierte Rad hält.
Ich hatte große Pläne, weiter an Tourbillon 1000% zu arbeiten und eine ganze Bewegung aufzubauen, die von alleine lief, und ich arbeitete an diesem Projekt wie verrückt, aber hörte schließlich auf, nachdem ich viele scheinbar unlösbare Straßensperren getroffen hatte. Der letzte Prototyp des nicht wirklich funktionierenden Komplettwerks für das Tourbillon 1000% lebt jetzt bei HODINKEE auf einem Regal.
Wie hat Christoph Laimer die Probleme bewältigt, mit denen ich konfrontiert wurde, bevor ich mit der Arbeit aufhörte? Er baute seine Uhr, indem er seine Zahnräder in einem senkrechten Stapel anstelle der üblichen horizontalen Anordnung anordnete, und er benutzte auch eine andere Art von Lager als ich.
Eine wichtige Überlegung in jedem 3D-Druckprojekt ist die Beziehung zwischen dem Düsendurchmesser (X / Y-Auflösung) und der Bettgröße (wie groß ein gedrucktes Teil sein kann, in X / Y / Z). Diese zwei Variablen bestimmen den Gesamtumfang, in dem das Projekt gedruckt werden kann - für praktische Zwecke in einem Uhrmacherprojekt bestimmen sie, wie klein Sie Ihre Uhr machen können. In der Regel ist die traditionelle Uhrwerksarchitektur nicht kompatibel mit dem Verhältnis zwischen Düsendurchmesser und Bettgröße, das in den meisten 3D-Druckern zu finden ist. (Ein Teil verursacht insbesondere die meisten Probleme - die Hauptplatine ). Anstatt also traditionelle horizontale Bewegungsarchitekturen zu verwenden, baute Laimer stattdessen vertikale Teile übereinander. Beachten Sie, dass sein Tourbillon direkt auf seinem Federhaus sitzt. Historisch gesehen ist das sehr sinnvoll. Wenn Sie sich die frühen tragbaren Uhren ansehen - die ersten Uhren - werden Sie sehen, dass sie oft fast so groß wie breit sind. Es gibt viele Gründe dafür (einschließlich der Höhe der frühen Fusée-Kegel, und die Tatsache, dass die früheste bekannte Hemmung - der Rand - inhärent dick ist), aber ein relevantes Problem ist, dass Bearbeitungstechniken für diese ersten Uhren nicht berücksichtigt haben die hohe Präzision, die für eine flache ( Lépine- Stil) Bewegung benötigt wird. In meinem Fall war mein Fehler bei der Entwicklung des Tourbillon 1000% die konventionelle, moderne Bewegungsgestaltung.
In einer mechanischen Uhr ist es uns bekannt, durchbohrte Juwelen als Lager zu sehen. Die harte Lagerfläche ermöglicht, dass sich ein Drehpunkt mit geringer Reibung dreht. Laimer verwendete Zahnräder mit durchgehenden Stahlstiften, auf denen sich das Zahnrad dreht, und nicht die übliche Anordnung von Drehzapfen in Edelsteinlagern. Dies ermöglicht eine höhere Festigkeit und ein geringeres Gewicht in der Bewegungskonstruktion und die Möglichkeit, Zahnräder koaxial zu lagern. (Beachten Sie, dass das Hemmungsrad und die Waage die gleiche Achse teilen). Meine Herangehensweise war traditioneller, mit Skateboard Kugellagern und traditionellen Drehzapfen für die Zahnräder. Dies führte dazu, dass mein Tourbillon viel schwerer war als Laimer, was bedeutet, dass mehr Kraft benötigt wurde, um es in Bewegung zu halten. Diese zusätzliche Kraft, kombiniert mit der inhärenten Schwäche von 3D-gedruckten Teilen im Vergleich zu traditionellem Messing und Stahl, war ein Rezept für eine Katastrophe. Zähne knirschten buchstäblich von Rädern!
Die 3D-gedruckte Tourbillon-Uhr ist das zweite 3D-Druckprojekt von Laimer. Seine erste war eine Wanduhr mit einem Gewicht von 1,2 kg. Ich habe mit Laimer gesprochen, um mehr über seinen Entwicklungsprozess und Pläne für die Zukunft zu erfahren:
Woher kam die Idee, deine Bewegung vertikal zu stapeln?
Das Design wird von Symmetrie angetrieben - ich liebe die mentale Verbindung des Sonnenrads mit dem Hemmungsrad und den Anker, der wie ein Planet um die Sonne schwebt. Mit dem koaxialen Hemmungsgetriebe hat das Tourbillon eine viel geringere Trägheit, und das Gegengewicht braucht nur den Hebel und das Planetengetriebe auszubalancieren. Nicht zuletzt ist es für die 3D-Druck-Community wichtig, die nicht druckbaren Teile so einfach wie möglich zu halten.
Sind Sie ein Uhrmacher oder in der Uhrenindustrie?
Ich bin kein Uhrmacher. Ich habe Elektrotechnik studiert, 18 Jahre Berufserfahrung in der Informatik gesammelt, ein kleines Team geleitet und Software für die Life Science Industrie entwickelt. Im Moment mache ich eine Auszeit, um interessante Dinge zu erforschen, für die ich vorher nie Zeit hatte.
Ist das Material alles PLA (Polymilchsäure, ein im 3D-Druck gebräuchlicher Kunststoff) außer für den Fall (PETG)?
Ja. Bis auf den Hauptfrühling: da habe ich 2 Versionen (in beiden) PETG und PLA ausprobiert. Beide waren nicht ideal, aber ich war immer noch überrascht, dass ich es für mehr als 5 Minuten laufen lassen konnte. Vielleicht wird die Community weiterhin mit anderen Materialien experimentieren.
Was war Ihre Inspiration für den uhrmacherischen 3D-Druck?
Als ich meinen ersten 3D-Drucker kaufte, wurde mir klar, dass viele Leute "dumme" Deko-Teile entwarfen. Ich wollte etwas Nützliches, und so fing ich an, mit meinen LEGO-Zahnrädern für meine Kinder zu experimentieren. Einige Iterationen später hatte ich den Getriebezug mit Hohlwellen für die 3 Uhrzeiger entworfen und gedruckt, "nur" die Hemmung fehlte. Das war der Moment, in dem mir klar wurde, dass eine Uhr DAS Lebewesen ist, was letztendlich den Sinn macht, einen 3D-Drucker zu besitzen.
Was sind deine nächsten Schritte?
Meine Familie erklärte, dass meine Auszeit jetzt vorbei ist. Da ich sehr gerne komplexe Mechanik in 3D gestalte, suche ich gerne einen neuen Beruf. Vielleicht kann die veröffentlichte Uhr helfen ?! Ich werde sicherlich nicht aufhören, Dinge mit meinem 3D-Drucker zu konstruieren. Ich frage mich, ob ich eine 0,25-mm-Düse kaufen würde, wenn Zahnräder mit Modul 0,3 bedruckbar wären ( das heißt, es könnte möglich sein, kleinere Zahnradzähne zu drucken und somit eine kleinere Uhr zu machen - Ed. ). Wenn ich auch die Plastikhauptfeder durch eine echte Stahlfeder ersetzen würde, könnte es möglich sein, ein tragbares Ding zu drucken, das für 12-24 Stunden läuft. Dies sind nur verschwommene Gedanken über mein nächstes Projekt - sicherlich wird es etwas anderes sein (solange es herausfordernd und inspirierend ist).
3D-Druck wird oft als die nächste Grenze für die Herstellung angepriesen, und Arbeit wie diese geht einen langen Weg, um das realer zu machen. Es ist interessant zu sehen, wie sehr altmodische Bewegungsarchitektur sich in dieser Arbeit widerspiegelt. Manchmal erfordert ein Schritt nach vorne einen Blick durch den Rückspiegel!
Laimer erwähnte, dass er an einer kleinen Serie seiner 3D-gedruckten Tourbillon-Uhr arbeitet, die er zum Verkauf anbieten wird, für diejenigen, die keinen eigenen 3D-Drucker besitzen. Interessiert? Kontakt Laimer auf Thingiverse (Konto erforderlich).
Alle Fotos und Renderings mit freundlicher Genehmigung von Christoph Laimer. Bitte sehen
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Ben sagte ... 
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Jimmy Fallon stellte seinem Marinekorps-Veteran Schwiegervater mit einem Bremont MBI auf der heutigen Show heute dieses Jahr vor. Foto mit freundlicher Genehmigung von Bremont. 
