【自造筆記】木工榫用於3D列印初探 – KAWAI TSUGITE

作者/圖片/影片來源:不務正業/林允涵

榫接是木工領域一個很精奧的技術,有許多的木匠頻道會分享各種有趣的榫接製作和應用,都需要用到非常多手工藝技術。這不是我們這種喜歡快速學習嘗試新東西的人適合挑戰的專項,但因為實在是太酷了所以一直很想嘗試看看。這次看到這個很酷的「河合榫」,終於提供給我一個很好的靈感,找到一個讓我開始研究榫接的切入點了!

3D列印的問題

若有在玩3D列印的人都知道,3D列印最需要注意的是支撐材,還有列印強度的問題。過多的支撐材不只會浪費,而且難以拆除甚至完全拆不掉。而列印出來的成品也會因為列印方向不同,而有天差地遠的強度(這個之後有機會再整理一篇測試)。但這兩件事時常不好兼顧,或是同一個物件上有兩個地方要受力,又沒辦法透過同一個列印方向都兼顧到;這樣的狀況就需要拆件(將一個零件拆成兩個或多個零件),而拆開之後就需要再想辦法結合起來,這時候榫接就可以成為重要的技術。

榫接用在3D列印的優勢

  1. 製作特殊圖案容易:相對木工,要透過3D軟體製作特殊的形狀,並列印出來是相對非常簡單的。如同這次測試的 Kawai Tsugite來說,即使是很有經驗的細木工老手,也需要幾個小時才能完成的榫接,而且要做很精密的測量跟規劃,在3D軟體內只要半小時就可以完成,剩下的就由機器來解決了。
  2. 控制公差:數位製造的好處就是每次列印的誤差比較穩定,只要在繪圖時考量進列印的誤差,就能夠很容易地做出接近完美的配合。

榫接用在3D列印的難處

  1. 3D列印材幾乎沒有緊配彈性:由於ABS跟PLA都算是沒什麼彈性的塑膠,因此在結合時不像木頭,可以透過用力敲擊或施力,讓木頭壓縮變形而達到緊配的效果;PLA的結合若大力敲擊,只會讓3D列印建破裂而已。但這個問題可以透過一些拔模角的設計,或是梯形榫接的設計來解決。
  2. 列印時間長:雖然純論製作榫接部分的時間,可能兩者的時間接近,3D列印偶爾還能勝出。但若純粹要印出一個2″x2″x10cm的角材,至少要超過3個小時才能印完,而木頭的話就只需要角材切一刀就好。因此3D列印件更適合當做「轉接頭」的概念去設計。用木頭去做結構的主體,只用3D列印件做各零件之間的結合而已。

未來嘗試方向

綜合上述的幾點,我覺得用榫接技術在3D列印的模組化設計,是個很有潛力的想法。以這次的Kawai Tsugite來說,一個能夠結合不同方向的榫接,可以提供給設計非常多的彈性跟變化。

但是若要製作成可重複拆裝的模組化設計,就不能用這次第一次實驗的河合榫,因為在不膠合的狀況下,Kawai Tsugite很容易會不小心因為一些剪力和正向力的綜合受力下滑開。因此,可能要往一些3件式的榫接,或是一些有用木榫(圓棒)作為強化的結構的榫接設計來研究,甚至要加入一些螺絲螺帽的加強,我覺得也是可以參考的方向。

但我相信多做幾組不同的榫接結構,一定能找到非常適合3D列印使用的結合方式,兼顧結構強度、緊密度以及重複拆裝性。未來有測試到更成功的設計再跟大家分享吧!

(本文經同意轉載自vMaker台灣自造者原文連結 

Author: 林允涵

不務正業工作室,透過拍攝影片紀錄創作過程並提供開源設計,讓更多人對於自造運動產生興趣並開始自己動手實現自己的想法。

Share This Post On
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x