Przejdź do treści
← Realizacje
// 29
RefIE-029
KlientProjekt własny IE dla pracowni ceramicznej
Rok2026
Skala1:1
[Product Design][CAD][Mechatronika][ESP32]

Maszyna do odlewania ceramiki z masy lejnej

Pracownie ceramiczne odlewają kubki ręcznie: nalewają masę lejną do formy gipsowej, pilnują czasu, przechylają ciężką formę i odlewają nadmiar. Zaprojektowaliśmy stanowisko, które robi cały ten cykl samo i powtarzalnie: nalewa masę do poziomu wskazanego przez sondy, dolewa, kiedy gips ją wciągnie, przechyla formę z kontrolowaną prędkością i obraca ją przy odcieku. Komplet w dwa dni: model 3D, fizyka, elektronika, skompilowany firmware, rysunki techniczne i instrukcja budowy.

Render z modelu CAD (Blender). Przechył 55°: masa przelewa się przez kołnierz, strumień liczony z przepływu 40 ml/s.IE-029 · FIG.01 · Render z modelu CAD (Blender). Przechył 55°: masa przelewa się przez kołnierz, strumień liczony z przepływu 40 ml/s.

Problem

Odlewanie z masy lejnej jest proste w teorii: gips wciąga wodę, na ściankach narasta skorupa gliny, resztę masy się wylewa i zostaje kubek z pustym środkiem. W praktyce to ciężka, powtarzalna praca: forma z masą waży ponad 5 kg, czas narastania decyduje o grubości ścianki, a zbyt szybkie wylewanie chlapie. Maszyna miała robić cały cykl sama, zmieścić się na stole w pracowni, pracować w mokrym otoczeniu i dać się zbudować ze sklejki, druku 3D i tanich modułów.

Rezultat

Maszyna jest gotowa do zbudowania prototypu: 19 rodzajów części drukowanych, 6 formatek ze sklejki, lista zakupów, schemat połączeń i firmware. Następny krok to test pompy na prawdziwej masie lejnej i forma pod kształt kubka pracowni. Każdy parametr (kubek, forma, silniki, prędkości) zmienia się w jednym skrypcie, a model sam sprawdza kolizje i przelicza fizykę.

  1. 01Analiza procesu klatka po klatce na nagraniu istniejącej maszyny: co się przechyla, co się kręci i skąd bierze się pusty środek. Wniosek: przechył z obrotem formy przy odcieku wystarcza do zwykłego kubka, a gipsowy rdzeń jest potrzebny tylko przy podwójnej ściance.
  2. 02Parametryczny model w build123d. Forma liczona z profilu kubka, drukowane kołnierze z zapięciem bagnetowym, kosz na łożyskach KFL, talerz na wałku ⌀20 w dwóch łożyskach 6004, obrót paskiem GT2 3:1. Zmiana kształtu kubka przelicza formę, wzór do druku i skrzynkę do odlania gipsu.
  3. 03Fizyka zamiast zgadywania. Symulacja masy przy przechyle co 5° (pozioma powierzchnia cieczy, wylew przez krawędź otworu) oraz masy i środki ciężkości wszystkich części. Oś przechyłu jest dobrana tak, żeby największy moment w cyklu był jak najmniejszy: 0,2 N·m, a silnik ma zapas do 2,4 N·m. Masa wylewa się między 15° a 95°, więc w tym zakresie maszyna zwalnia do 4°/s.
  4. 04Kontrola kolizji w całym zakresie ruchu: przechył 0-135° co 15°, cała droga ramienia z dyszą (najpierw podnosi się o 12°, potem odjeżdża w bok o 90°) i wszystkie części w spoczynku. Dzięki temu przed budową wyszły i zostały poprawione dwa błędy: ramię obracało się przez formę, a odciek z tacki miał płynąć pod górę.
  5. 05Elektronika i firmware: ESP32, trzy sterowniki DRV8871, czujnik kąta AS5600, sondy poziomu masy, dwa serwa i grzybek STOP, który sprzętowo odcina 12 V silników. Firmware ma regulator prędkości przechyłu i automatyczne dolewanie. Skompilowany w PlatformIO.
  6. 06Dokumentacja do budowy: rysunki techniczne IE-029 (3 arkusze A3), instrukcja z listą zakupów i wymaganiami z obliczeń, rendery z modelu w Blenderze (strumień masy liczony z przepływu) i wizualizacje w pracowni.

Specyfikacje

IE-029
Status
Projekt, prototyp w przygotowaniu
Gabaryt
518 × 520 mm, wys. 49 cm
Forma
Gips ⌀180 × 147 mm, dzielona
Przechył
0-135°, maks. moment 0,2 N·m
Sterowanie
ESP32, AS5600, sondy poziomu, 2 serwa
Czas projektu
2 dni: model, fizyka, firmware, rysunki
Wizualizacja: render z modelu CAD, otoczenie i faktury dopracowane AI. Nalewanie: ramię z dyszą nad formą, masa z wiadra idzie wężem przez pompę perystaltyczną.
FIG.02Wizualizacja: render z modelu CAD, otoczenie i faktury dopracowane AI. Nalewanie: ramię z dyszą nad formą, masa z wiadra idzie wężem przez pompę perystaltyczną.
Wizualizacja: render z modelu CAD, otoczenie i faktury dopracowane AI. Dysza i dwie sondy poziomu: pompa staje, kiedy masa zamknie obwód między prętami.
FIG.03Wizualizacja: render z modelu CAD, otoczenie i faktury dopracowane AI. Dysza i dwie sondy poziomu: pompa staje, kiedy masa zamknie obwód między prętami.
FIG.04Cały cykl z modelu: nalewanie, ramię w górę i w bok, przechył, odciek z obrotem formy, powrót.
Render z modelu CAD (Blender). Sklejka 18 mm, części drukowane, forma gipsowa w dwóch kołnierzach, panel sterowania na boku.
FIG.05Render z modelu CAD (Blender). Sklejka 18 mm, części drukowane, forma gipsowa w dwóch kołnierzach, panel sterowania na boku.
Render z modelu CAD (Blender). Odciek przy 135°: forma otworem w dół obraca się ok. 10 obr/min, resztki masy kapią do tacki.
FIG.06Render z modelu CAD (Blender). Odciek przy 135°: forma otworem w dół obraca się ok. 10 obr/min, resztki masy kapią do tacki.
Fizyka z modelu: moment grawitacji przy przechyle z masą i przy powrocie oraz ilość masy w formie w funkcji kąta.
FIG.07Fizyka z modelu: moment grawitacji przy przechyle z masą i przy powrocie oraz ilość masy w formie w funkcji kąta.
Pod koszem: gniazdo dwóch łożysk 6004, pas GT2 3:1 i silnik obrotu na szczelinach do napinania.
FIG.08Pod koszem: gniazdo dwóch łożysk 6004, pas GT2 3:1 i silnik obrotu na szczelinach do napinania.
Forma do kubka z podwójną ścianką: gipsowy rdzeń zawieszony w górnej części formy od początku odlewania.
FIG.09Forma do kubka z podwójną ścianką: gipsowy rdzeń zawieszony w górnej części formy od początku odlewania.
Arkusz 1 rysunku IE-029: zestawienie ogólne 1:6 z pozycjami.
FIG.010Arkusz 1 rysunku IE-029: zestawienie ogólne 1:6 z pozycjami.
Arkusz 2: przekrój zespołu kosza, łożyska, pas i forma w kołnierzach, widok talerza z zaczepami bagnetu.
FIG.011Arkusz 2: przekrój zespołu kosza, łożyska, pas i forma w kołnierzach, widok talerza z zaczepami bagnetu.
Arkusz 3: forma gipsowa 1:1 z profilem wnęki kubka i przekrój kołnierza dolnego.
FIG.012Arkusz 3: forma gipsowa 1:1 z profilem wnęki kubka i przekrój kołnierza dolnego.
Następny projekt · IE-023Opalany drewnem stalowy piec do pizzy →