בעזרת חומר הדפסה ספוגי פיתחתי טכניקה ליצירת גיאומטריה מורכבת בפורצלן – מדריך למשתמש, צעד אחרי צעד.
תומר ניימן, עיצוב תעשייתי, פילזן
חימר וטכנולוגיה
חימר הוא אחד החומרים הראשונים ששימשו את האדם ליצירה. כבר לפני 30,000 שנים השתמשו בו ליצירת דמויות ופסלונים, אך שתי המהפכות הגדולות בייצור כלי חימר קרו מאוחר יותר: המצאת האובניים בין 4000 ל-6000 לפני הספירה, ותבנית הגבס שהגיעו מסין של 600-900 לספירה.
בימינו כלי קרמיקה מיוצרים בטכניקות מסורתיות, אך גם באמצעים מתקדמים יותר שהטכנולוגיה של העידן הנוכחי מאפשרת, כמו דחיסת אבקה קרמית בלחץ גבוה לתוך תבנית או הדפסה תלת ממדית של חומר קרמי.
הדפסה תלת ממדית הפכה נפוצה, על שלל יתרונותיה כמו ייצור צורות מורכבות, התאמה אישית מהירה, ושימוש בביו-פלסטיק סביבתי יותר. בשנים האחרונות התפתחו גם מדפסות המשתמשות בחימר כחומר גלם. לעומת חימר שמתקשה לאורך זמן רב, פלסטיק מחומם ומודפס בצורתו הנוזלית אך מהר מאוד מתקרר ומתקשה. ההבדל החומרי הופך משמעותי במיוחד בהדפסה של צורות מורכבות – המבנה הפלסטי הקשיח מאפשר להדפיס בזוויות בהן החימר הנוזלי קורס.
הבדל נוסף בין החומרים הוא השימוש בתמיכות בזמן ההדפסה. התמיכות מאפשרות יצירה של גיאומטריות בכל זווית, ולאחר ההדפסה מתפרקות בקלות מהמודל. בהדפסה קרמית השימוש בתמיכות כמעט ולא קיים מכיוון שלעתים קרובות לא ניתן יהיה להפריד אותן ולשמור על שלמות הצורה.
האתגר וההשראה
בלימודים שלי בפילזן, צ'כיה, במסגרת חילופי סטודנטים, נתקלתי בצורך ליצירת צורה מורכבת מקרמיקה. הגעתי למסקנה שטכנולוגיות היצור שבשימוש כיום אינן מאפשרות את אותו מגוון צורני שיש בחומרים אחרים. הפתרון בסופו של דבר הגיע בהשראת ספוג. מסננים קרמיים ליציקות מתכת למשל, מיוצרים במקרים רבים מספוג סינטטי או טבעי. הספוג נטבל בקרמיקה הנוזלית וסופח אליו את החומר. לאחר ייבוש, הספוג עובר שריפה שבה החומר הסינטטי/אורגני מתכלה ונעלם, ונשארת רק הקרמיקה.
חומר חדש
המחשבה על הספוג הובילה אותי לחפש דרך ליצור צורה מורכבת מחומר ספוגי. חיפושים בחנויות חומרי בניין ובפורומים באינטרנט הובילו אותי לחומר הדפסה נסיוני שנקרא LAYFOMM, שילוב של חומר נקבובי וPVA.
ההדפסה מבוצעת באופן שאנחנו מכירים, אך הקסם קורה כאשר מכניסים את האובייקט המודפס למים. בתהליך שנמשך עד יומיים, ה-PVA שהפך את האובייקט לקשיח נמס, ומשאיר אחריו את אותה הצורה אך גמישה יותר, וחשוב מכל – מסוגלת לספוג נוזלים!
הרעיון המנחה הוא הדפסה של החומר והפיכתו לספוגי, הספגתו בפורצלן נוזלי, ייבוש ושריפה. בשריפה החומר היחיד שנשאר הוא הפורצלן.
ניסויים בהדפסה
התחלתי ברצף ניסויים, במסגרתם בדקתי את יכולת הספיגה של החומר בצפיפות, צורה ונפח משתנים.
האובייקט הראשון התחיל בצורה פשוטה יחסית אך בעלת זווית פנימית שעוברת את המגבלות של מדפסת קרמית. הדפסתי את אותו אובייקט בהגדרות שונות של מילוי (Infill).
ההדפסות בעלות המבנה הכוורתי (Honeycomb), הצליחו לספוג את הפורצלן, לעומת הקירות בהן הפורצלן לא נספג כלל וכתוצאה מכך לא נשאר כמעט כלום מהמודל אחרי השריפה.
Level up
האובייקט השני ניחן בצורה מורכבת בהרבה, אותה תכננתי באמצעות התוכנה Rhino עם תוסף Grasshopper. רציתי לבדוק אם אצליח לייצר גיאומטריה מורכבת עם חללים פנימיים.
הניסיון הצליח אך על חלק מהמשטחים באובייקט הצטברו עודפים של פורצלן והתוצאה הייתה "מלוכלכת".
הבנתי שהפורצלן סמיך מדי, וחומר שלא נספג בהדפסה נשאר על פני השטח. החלטתי למצוא את רמת הדלילות האופטימלית בעזרת ערבוב כמויות שונות של מים עם הפורצלן. לאחר השריפה כל הספוגים שמרו על צורתם, אך ככל שהפורצלן דולל יותר, התוצאה הייתה אובייקט קל ופריך יותר.
תוצר סופי
עבור האובייקט הסופי, חיפשתי ליצור צורה מוכרת בעזרת טכנולוגיה חדשה, ותכננתי כד בסגנון מסורתי/אייקוני.
בייצור של הכד התגלו כמה אתגרים מרכזיים: מאחר שהכד היה גדול מהנסיונות הקודמים, הייתי צריך להדפיסו בחלקים, שההדבקה שלהם היתה בלתי אפשרית. בנוסף, הפורצלן נוטה להתעוות בזמן השריפה, מה שהוביל לנפילה ושבירה של הכד
המסקנות העיקריות מהתהליך הן שכמעט הכרחי להדפיס את האובייקט הרצוי בחלק אחד, ושעדיף להשתמש בחימר כמה שיותר יציב ובעל אחוזי כיווץ קטנים ככל האפשר.
מה הלאה?
כיוון נוסף שאני מתכוון להמשיך לחקור הוא ניצול היכולת של חומר ההדפסה להתרחב ולהתכווץ, בדומה לקרמיקה. ניסיון אחד שעשיתי בכיוון, הוא הדפסה של צורה חלולה שמשמשת תבנית חד פעמית, בדומה לפרויקט של חגי ארן שסוקר במגזין. הפורצלן נמזג לתוך התבנית מיד לאחר הוצאתה מהמים, כך שהיא במצב הרחב ביותר שלה, החימר מתייבש ומתכווץ – וכך גם התבנית.
הניסיון הצליח חלקית. בעוד התבנית אכן התכווצה ביחד עם החימר ולא נוצרו סדקים, התהליך הראשוני בו ההדפסה הפכה לחומר ספוגי עיקם את הצורה כך שהפורצלן לא יכל לעבור בתוכה. ניתן לראות בתמונה את החלק החסר.
הכנה להדפסה של ניסוי הקיר הכפול, והתוצאה בהצלחה חלקית
אך אני מאמין שהפוטנציאל המגולם בטכניקה שתיארתי כאן רחוק מלהיות ממומש.
אני מזמין את כל מי שגילה עניין, להמשיך ולחקור את החומר – אני מאמין שיש עוד הרבה לגלות.
לינק לחומר איתו עבדתי: https://www.filafarm.de/en/products/layfomm-40
כל התמונות – תומר ניימן.
