मैकेनिकल घड़ी: बिखरे हुए रूप में

 (fellerts.no)
5 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2025-06-23 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • Bartosz Ciechanowski के मैकेनिकल वॉच movement पर लेख और interactive exploded view से प्रेरित होकर, स्क्रीन पर दिखने वाली संरचना को हाथ में पकड़ी जा सकने वाली वास्तविक exploded display object में बदलने वाला प्रोजेक्ट
  • लक्ष्य सिर्फ parts की सजावट या flat casting नहीं था, बल्कि वास्तविक assembly relationships के अनुसार parts को 3D space में तैरते हुए दिखाना था
  • UV resin और layer-by-layer casting में yellowing, धीमी curing, layer boundaries, bubbles और shrinkage के कारण बड़ी सीमाएँ रहीं, इसलिए आखिरकार पूरे model को एक बार में cast करने की विधि अपनाई गई
  • अंतिम process में 0.7mm monofilament fishing line और CA adhesive से लगभग 50–100 छोटे parts को fix किया गया, फिर vacuum chamber से bubbles निकाले गए और उन्हें transparent epoxy resin में embed किया गया
  • PT5000-based wristwatch movement तक इसे लागू करते हुए painted surfaces की protection, mold size और alignment issues को बेहतर किया गया; पूरा प्रयोग लगभग 2.5 साल चला

Interactive exploded view को वास्तविक object में बदलना

  • यह project Bartosz Ciechanowski के mechanical watch movement explanation article में मौजूद interactive exploded view से शुरू हुआ
  • वह illustration चलते हुए mechanical movement को exploded state में फैलाकर दिखाता है, ताकि सभी parts को अलग-अलग angles से देखा जा सके
  • लक्ष्य था स्क्रीन पर दिखने वाले exploded view को हाथ में पकड़े जा सकने वाले mechanical watch exploded model के रूप में बनाना
  • eBay पर दिखने वाले existing examples आम तौर पर अलग दिशा के थे
    • random watch parts को resin cube में डालकर बनाया गया steampunk art
    • parts को flat surface पर फैलाकर की गई “buffet-style” resin casting
    • actual assembly order और spatial relationships बनाए रखने वाली 3D exploded structure मिलना मुश्किल था

कौन-सा movement इस्तेमाल किया जाए

  • Bartosz Ciechanowski का लेख ETA caliber 2824-2 या Chinese PT5000 जैसे clone movement पर आधारित लगता था
  • ETA 2824-2 एक लोकप्रिय automatic-winding wristwatch movement है, लेकिन यह बहुत छोटा है और इसमें parts बहुत अधिक हैं, इसलिए initial prototype के लिए उपयुक्त नहीं था
  • शुरुआती experiments के लिए pocket watch movement ज्यादा सही था
    • आम तौर पर date function नहीं होता
    • automatic-winding नहीं होता
    • central seconds hand भी अक्सर नहीं होता
    • watch repair beginners इसे practice के लिए इस्तेमाल करते हैं, इसकी वजह है
  • 20वीं सदी की शुरुआत के hand-decorated pocket watch movements eBay पर सस्ते में मिल जाते थे, और उदाहरण के तौर पर early 1900s का $20 movement इस्तेमाल किया गया

Layer-by-layer resin casting की असफलता

  • पहला approach parts को कई layers में बाँटकर transparent epoxy resin में डालना था, और हर layer के harden होने पर अगली layer जोड़ना था
  • UV-curing resin में तीन बड़ी समस्याएँ थीं
    • curing के बाद तेज yellow tint आ जाता था
    • कमजोर UV flashlight से 1mm depth तक cure होने में भी बहुत समय लगता था
    • layers के बीच boundary साफ दिखाई देती थी
  • resin art में boundaries कम करने के लिए अगली layer previous layer के पूरी तरह harden होने से पहले डाली जाती है, लेकिन UV resin बाहर से अंदर की ओर cure होता है, इसलिए normal two-part epoxy की जरूरत थी
  • pocket watch movement के लिए लगभग 20 layers चाहिए थीं, इसलिए सभी layers को एक साथ पतले discs के रूप में cast कर, semi-cured state में stack करने का experiment भी किया गया
  • silicone mold और resin disc method ने yellowing और curing speed की समस्या कुछ कम की, लेकिन layer boundaries, bubbles, बहता हुआ resin और semi-cured discs के झुकने के कारण यह final method के लिए उपयुक्त नहीं था

Fishing line से parts को हवा में fix करना

  • पूरे model को एक बार में cast करने के लिए, resin डालते समय हर part को सही position में मजबूती से fix करना जरूरी था
  • support material के रूप में fly fishing में इस्तेमाल होने वाला monofilament nylon leader चुना गया
    • कई thicknesses उपलब्ध हैं
    • epoxy resin के साथ refractive index मिलता-जुलता है
    • कीमत कम है
  • fishing line अपनी coiled shape याद रखती थी और थोड़ी मुड़ी रहती थी; इसे oven grill pan पर बार-बार लटकाकर 150°C पर करीब 1 घंटे तक bake किया गया, जिससे यह अधिक सीधी और rigid बनी
  • assembly process watch assembly जैसा ही था
    • pinhead से बहुत थोड़ी CA adhesive लेकर part पर लगाई गई
    • यह movement watch repair में bearing surfaces और jewels पर oil लगाने के तरीके जैसा है
    • हालांकि CA adhesive lubricant के बिल्कुल उलट nature का होता है
  • self-closing tweezers और helping hands का उपयोग करके scrap watch movement का exploded model बनाया गया

Home resin casting process

  • कई transparent epoxy resins काफी transparent थे, लेकिन viscosity, curing time और mixing के दौरान bubble trapping में फर्क था
  • पूरी तरह transparent casting पाने के लिए vacuum chamber से air निकालनी होती थी, या pressure chamber से bubbles को compress करना होता था
  • चुना गया method vacuum pump था
    • casting को पूरे curing time तक chamber में रखने की जरूरत नहीं होती
    • movement के आसपास खाली जगहों में फंसी air निकालने में यह उपयोगी था
  • इस्तेमाल की गई procedure यह थी
    • mold volume से 10–15% ज्यादा A/B resin तैयार करना
    • 3 मिनट mix करना
    • दूसरे container में transfer कर, walls पर लगे unmixed resin से बचना
    • नए stick से फिर 3 मिनट mix करना
    • लगभग -0.96bar vacuum पर 30 मिनट रखना
    • foam overflow हो सकता था, इसलिए vacuum और air inlet को repeat करके bubbles फोड़े गए
    • mold में डालकर फिर से vacuum treatment किया गया

Prototype 1: cylindrical casting की सीमाएँ

  • पहली promising casting borosilicate glass cylinder में की गई
  • इस stage पर तीन बातें पता चलीं
    • fishing line final object में खास light में दिखती थी, लेकिन आम तौर पर लगभग invisible थी
    • CA adhesive resin curing को प्रभावित करता है या नहीं, यह इस test से confirm नहीं हुआ
    • cylindrical casting में curved surface पर light refract होती थी, जिससे internal structure समझना मुश्किल था
  • निष्कर्ष निकला कि cylinder के बजाय cube shape में casting करनी चाहिए
  • बाद में resin shrinkage के कारण cylinder टूट गया, और next prototype पर जाया गया

Prototype 2: process refinement और सुधार के points

  • दूसरे prototype में ज्यादा structured process इस्तेमाल किया गया

  • Disassembly और cleaning

    • साफ-सुथरे तरीके से disassembled movement से शुरुआत हुई
    • wheel train को bridges के साथ assemble किया गया, फिर pinions पर थोड़ी CA adhesive लगाकर fix किया गया
    • flat tip वाली needle से छोटी glue drops उठाई गईं, और capillary action से उन्हें parts के बीच जाने दिया गया
    • CA adhesive जितनी कम इस्तेमाल की गई, bonding उतनी मजबूत रही; activator के बिना भी लगभग 30 सेकंड में cure हो गई

  • Wheel train side assembly

    • अधिक complex watchmaker side से काम शुरू किया गया
    • long fishing line को bridge screw tips से जोड़ा गया, bridge को mainplate के ऊपर suspend किया गया, और screw holes के जरिए position align की गई
    • keyless works, motion works और balance assembly जैसे subassemblies अलग बनाए गए और फिर एक unit के रूप में fix किए गए

  • Dial side assembly और mold

    • workpiece को पलटकर dial side भी उसी तरीके से assemble किया गया
    • mainplate को पतले transparent nylon thread से wooden stick पर लटकाकर mold के ऊपर suspend किया गया
    • 2mm thick 20×30cm acrylic sheet को 7×10cm rectangles में काटकर mold बनाया गया, और epoxy न चिपकने वाली mold tape लगाई गई
    • prototype 2 ने संभावना दिखाई, लेकिन ये सुधार बाकी रहे
      • subassemblies और mainplate के बीच distance control मुश्किल था
      • resin curing के दौरान बहुत shrink हुआ, और overheating की संभावना थी
      • parts के बीच visibility अच्छी नहीं थी, इसलिए next model को ज्यादा spread out करना था
      • watch hands का time meaningful नहीं था; 10:10 पर set करना बेहतर होता

Prototype 3: precision और balance wheel presentation

  • तीसरे iteration में small scissor-type lab jack को helping hands के साथ इस्तेमाल किया गया, जिससे parts को अधिक accurately और right angle पर align किया जा सके
  • self-closing tweezers के tips में छोटे magnets लगाए गए, ताकि बहुत छोटे screws को gently hold किया जा सके
    • mechanical watch में magnetism time error पैदा कर सकता है, लेकिन इस model को चलना नहीं था, इसलिए यह समस्या नहीं थी
  • CA activator भी इस्तेमाल किया गया
    • spray करने पर mess हो जाता था, इसलिए इसे lid वाले container में spray करके tweezers से छोटी drop उठाई गई
    • एक surface पर CA adhesive और दूसरी surface पर activator लगाकर जल्दी से जोड़ना effective रहा
  • balance wheel को hairspring से लटके हुए रूप में cast किया गया
    • balance wheel wheel train के end पर mainspring energy को प्रति घंटे 18,000 बार release करता है
    • balance assembly movement का heart और सबसे delicate part है
    • hairspring की shape दिखाने के लिए balance wheel को freely suspend किया गया, और इसके लिए पूरी assembly को उल्टा cast करना पड़ा

Prototype 4: PT5000 wristwatch movement

  • चौथा prototype Bartosz के article में दिखी ETA 2824 family के wristwatch movement पर आधारित था
  • genuine ETA 2824 पर €300 खर्च करने के बजाय Chinese PT5000 clone इस्तेमाल किया गया
  • PT5000 China से अच्छी working condition में आया, horizontal और vertical positions के बीच deviation छोटा था और amplitude भी अच्छा था
  • disassembly से पहले cleaning process में impression खराब हुआ
    • movement oil में बहुत ज्यादा भीगा हुआ था
    • कई bridges पर sharp burrs थे और cleaning के दौरान निकल गए
    • कोई broken parts नहीं थे
    • इसे actual use से पहले proper service की जरूरत वाला movement माना गया
  • छोटे parts expected से ज्यादा आसानी से handle हुए, और 0.7mm nylon fishing line ज्यादातर screw holes में fit हो गई
  • विशेष सावधानी वाला part balance shock spring था, जो balance staff के pivots को shocks से बचाता है
    • पुराने pocket watches में आम तौर पर यह part नहीं होता
    • shock spring को silicone पर flat रखकर CA adhesive की एक drop डाली गई, जिससे inner disc भर गया
    • curing के बाद transparent interior वाला spring उठाया जा सकता था
    • यह watch hands पर luminous material लगाने जैसी technique है
  • assembly smoothly हुई, लेकिन casting लगभग fail रही
    • mold vacuum chamber में आराम से fit होने के लिए थोड़ा बड़ा था
    • जल्दी में support structure बदलते समय model टेढ़ा हो गया
    • resin ने date indicator ring की paint को dissolve कर दिया, जिससे milky streaks बन गईं
  • PT5000 disassembly, cleaning और exploded-view assembly में लगभग 18 घंटे लगे; process सुधारने पर इसे 15 घंटे से कम किया जा सकता था

अंतिम wristwatch model

  • चौथे prototype के बाद बाकी challenges थे painted surfaces को seal करना और vacuum chamber size limit को याद रखना
  • case और metal band वाली एक और complete PT5000 watch खरीदी गई और painted surface protection experiments किए गए
  • असफल methods ये थे
    • CA adhesive ने epoxy resin की तरह paint को dissolve कर दिया
    • UV-curing CA adhesive paint पर cure नहीं हुई
    • UV-curing epoxy resin भी इसी तरह रही
  • hardware store की clear spray lacquer ने paint को dissolve नहीं किया
    • final casting में यह yellow हो गई, लेकिन result acceptable था
  • fishing line को same length और square end faces में काटने के लिए बेहतर jig भी बनाया गया
  • final assembly में watchmaker side movement को assemble करके case में fix किया गया, फिर stiff paper tube से half-finished object को हवा में hold रखते हुए dial side work जारी रखा गया
  • finished assembly इतनी fragile थी कि उसे वैसे नहीं छोड़ा जा सकता था, इसलिए resin casting से finish किया गया

अंतिम परिणाम और आगे की गुंजाइश

  • final casting को perfect mirror finish तक sand करने के tools या knowledge नहीं थी, लेकिन शुरुआती लक्ष्य—actual mechanical watch का hand-holdable exploded display object—पूरा हो गया
  • पूरा process लगभग 2.5 साल चला, और final object ऐसा रहा जिसे photo में capture करना मुश्किल है
  • इससे भी अधिक complex wristwatch movements मौजूद हैं, इसलिए आगे काम जारी रखने की संभावना है
  • Bartosz Ciechanowski के blog post के बिना यह project शुरू नहीं होता, और वे final casting उन्हें भेजना चाहते हैं

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2025-06-23
Hacker News की राय

  • यह देखकर अच्छा लगा कि लेखक ने मेरी पसंदीदा movements में से एक PT5000 इस्तेमाल की
    जैसा लेख में कहा गया है, यह आम ETA 2824-2 का चीनी clone है, और AliExpress पर बिकने वाली कम कीमत वाली घड़ियों में खूब मिलता है। sapphire crystal, ceramic bezel, lume और पूरी water resistance वाली Submariner homage आप 100 डॉलर में खरीद सकते हैं, और time accuracy Swiss watches की तरह COSC मानक के भीतर रहती है। बेचने से पहले मेरी घड़ी दिन में +5 सेकंड चल रही थी, और चीनी watch industry सच में देखने लायक है

    • वाकई कमाल है। जब मैं resin से घड़ियों को खराब नहीं कर रहा होता, तो उनकी servicing करना पसंद करता हूँ, और अगली बार सीखना चाहता हूँ कि chronograph कैसे काम करता है
      अभी एक ST19 movement रास्ते में है, और यह भी बेहद उचित कीमत वाली और भरोसेमंद पूरी तरह mechanical column wheel chronograph है। चीन को सलाम करने का मन होता है
    • AliExpress से mechanical watch clones खरीदते समय देखने लायक कोई resource है? एक खरीदकर देखना चाहता हूँ, लेकिन payment करने से पहले समझना चाहता हूँ कि good value कहाँ मिल सकती है
    • consumer electronics में इस्तेमाल होने वाली machining और assembly processes से परिचित होना भी चीनी watch industry के लिए बहुत मददगार रहा होगा

  • आपने शायद पहले ही सोचा होगा, लेकिन अगर resin का refractive index बदलने का तरीका हो, तो fishing line को पूरी तरह invisible बनाया जा सकता है

    • इस पर सच में कभी गंभीरता से नहीं सोचा था। कौन-सा additive ऐसा कर सकता है?
      Edit: जल्दी से खोजने पर दिखा कि optics में पहले से काफी precedents हैं। धत्, शायद यह अभी खत्म नहीं हुआ है
    • इसी से मिलते-जुलते संदर्भ में, अगर इसे cylindrical बनाया जाए तो तिरछे कोण से देखने पर refraction कम होगा या नहीं, यह जानना चाहूँगा

  • अंत में यह विचारशील पंक्ति अच्छी लगी: “Bartosz, अगर आप यह पढ़ रहे हैं तो कृपया संपर्क करें। मैं आपको final casting भेज दूँगा। आपकी blog post के बिना यह project शुरू ही नहीं होता।” और side project के परिणाम की finish quality भी प्रभावशाली है

  • मैंने भी edges पर इसी तरह की “lip” बन जाने वाली resin casting की है। मैंने LGA CPU socket को coaster बनाया था, और सामान्य sandpaper को धीरे-धीरे finer grits में बदलते हुए उसे काफी आसानी से घिसकर लगभग perfect cuboid बना लिया था
    flatness मैंने sandpaper को एक flat surface पर tape करके और part को चलाकर हासिल की थी। पुरानी बात है, इसलिए याद नहीं कि आखिर में polishing compound इस्तेमाल किया था या सिर्फ sandpaper से ही काफी अच्छी finish मिल गई थी

    • बात सही लगती है, लेकिन मैं खुद को जानता हूँ, इसलिए sanding से जल्दी ऊब जाऊँगा। छह faces को 5–6 तरह के sandpaper से घिसना होगा, तो शायद orbital sander लेने का मन होने लगेगा
      उसके बाद surface को polish करना होगा, जो या तो बहुत handwork होगा या फिर sanding/buffing tools चाहिए होंगे। अगर tools और dust रखने के लिए workshop होती तो कोशिश करता, लेकिन फिलहाल मैं छोटे apartment के living room में कर रहा हूँ
      एक भरोसेमंद epoxy seller ने जो process समझाई है, वह यहाँ है: https://www.youtube.com/watch?v=9-WYOK90KNo
    • woodworking lathe से इसे cylindrical shape में भी काटा जा सकता है। polished wooden pen की तरह lathe पर भी काफी अच्छी polishing हो सकती है। skill हो तो ends को rounded भी बनाया जा सकता है
    • अगर सच में flat surface चाहिए, तो glass के टुकड़े पर sandpaper को tape या glue कर दें। consistent angle बनाने में यह बहुत अच्छा काम करता है
      स्रोत: इस तरीके से चाकू को सचमुच हास्यास्पद रूप से तेज किया जा सकता है

  • शानदार। एक artist याद आया जो camera जैसी चीज़ों को resin में डालकर waterjet cutter से काटता था, ताकि वे किसी दूसरे version के exploded view जैसी दिखें। link नहीं मिल रहा

    • https://fabianoefner.com/cutup/
    • अंदाज़ अलग है, लेकिन आपको Open Circuits भी पसंद आ सकता है: https://www.opencircuitsbook.com/
      लेखक ने कई electronic components के cross-sections बनाए, और ज्यादा नाजुक चीज़ों को पहले resin में cast किया। making process भी final result जितना ही शानदार है

  • एक तरफ मन करता है कि इसे sacrilege जैसा महसूस करूँ। ये चीज़ें अद्भुत machines हैं, और जादू सिर्फ उनके काम करने का तरीका देखने में नहीं, बल्कि यह देखने में भी है कि वे दशकों तक लगातार भरोसेमंद तरीके से चलती रहती हैं, और खराब होने पर https://www.youtube.com/@WristwatchRevival जैसी जगहों पर फिर से ठीक की जाती हैं
    फिर भी यह सच में बहुत cool है। बचपन में मेरे भाई-बहन sand, shells और छोटे plants डालकर समुद्र के अंदर जैसा दिखने वाला छोटा resin piece बनाया करते थे। मैंने भी कई बार वही hobby अपनाने की कोशिश की, लेकिन हमेशा इतनी जल्दबाजी की कि ठीक से cure होने से पहले ही result पर fingerprints भर जाते थे

    • antique shops में pocket watches brass के वजन के भाव बिकती हैं। ऐसी पूरी हालत वाली घड़ी मिलना अपेक्षाकृत आसान है जिसे बस cleaning और नए lubrication से फिर जिंदा किया जा सके
      इच्छुक owners की तुलना में pocket watches कम से कम 10 गुना ज्यादा हैं। वे अद्भुत machines जरूर हैं, लेकिन उनका सबसे बड़ा उपयोग watch repair apprentices के लिए practice material के रूप में है
      repair महंगी इसलिए है क्योंकि skill और tools वाले लोग कम हैं, और demand भी बहुत कम है। मेरे पास भी दो हैं
    • इसे educational tool की तरह सोचने से शायद मदद मिले? जिस digital version से इस project को inspiration मिली, उसका मकसद सचमुच यही था
    • repair process देखना जादू है, लेकिन mechanism कैसे काम करता है यह देखना जादू नहीं है? मुझे समझ नहीं आता कि बाद वाली चीज़ की कद्र किए बिना electronics से आनंद कैसे मिल सकता है

  • क्या कोई ऐसा transparent material नहीं है जो cure होने से पहले कुछ समय gel जैसा रहे और फिर solid बन जाए? तब parts को उसके अंदर suspend करके हाथ से हल्का धक्का देकर final position में रखा जा सकता है
    यह gel suspension 3D printer जैसा होगा, बस अंत में gel को धोने के बजाय वह cure हो जाएगा। https://www.youtube.com/watch?v=swB5-GzX3nQ
    SLA 3D printer resin की viscosity कितनी होती है, पता नहीं, लेकिन अगर उसे पर्याप्त sticky बनाया जा सके, तो parts को उसमें float कराकर जितना चाहें position adjust किया जा सकता है, फिर पूरी चीज़ पर पर्याप्त UV डालकर एक साथ cure किया जा सकता है

    • gel जैसी resins होती हैं, लेकिन air entrapment की समस्या बहुत बड़ी होगी। ऐसी चीज़ बनाने में सच में कोई shortcut नहीं है
      layer by layer casting सबसे आम approach है, लेकिन लेख में बताया गया है कि refractive index की मामूली discontinuities से बचना मुश्किल है
    • fluid हो तो हमेशा buoyancy और density की समस्या आएगी। जिसे suspend करना चाहते हैं, वह cure होने से पहले ऊपर तैरना या नीचे डूबना चाहेगा
      हालांकि same refractive index वाले beads जैसी चीज़ें इस्तेमाल करके, सब कुछ जगह पर रखने के बाद resin डालना शायद संभव हो। कम से कम पानी में ऐसी decorative technique इस्तेमाल होते देखी है
      मतलब दिखाने वाला एक random video: https://www.youtube.com/shorts/LuTlY6DkHQw

  • result सचमुच शानदार है। लगता है कुछ museums भी ऐसी चीज़ display करना चाहेंगे
    और https://ciechanow.ski/ अपने आप में जबरदस्त inspiration है

  • अगर supports का वही refractive index हो, तो वे दिखाई नहीं देने चाहिए

    • सही। nylon और epoxy resin के refractive indexes मिलते-जुलते हैं, लेकिन perfect नहीं हैं। nylon के बजाय epoxy से पतली rods cast करने की कोशिश की थी, लेकिन अच्छा result नहीं मिला