นาฬิกากลไก: ภาพเมื่อถอดแยกชิ้นส่วน

• เป็นบทความบันทึกกระบวนการสร้าง โมเดลที่ถอดแยกชิ้นส่วนของมูฟเมนต์นาฬิกากลไกและจัดแสดงในลักษณะสามมิติ
• ก่อนหน้านี้แทบไม่มีของจัดแสดงแบบถอดแยกที่ คงลำดับการประกอบจริงและการจัดวางในอวกาศเดิม ให้พบในท้องตลาด
• เคยมีการลองใช้ เรซิน (epoxy) แบบหลายครั้ง หลายรอบ แต่ติดปัญหาเรื่องดัชนีหักเหและฟองอากาศในแต่ละชั้น
• วิธีแก้สุดท้ายคือใช้ เอ็นตกปลา (monofilament) เพื่อพยุงชิ้นส่วน แล้วเททั้งหมดในครั้งเดียว
• หลังผ่านการลองทำ ต้นแบบ หลายครั้ง ก็ได้ผลงานที่สมบูรณ์มากขึ้นด้วยการปรับปรุงเรื่อง การควบคุมตำแหน่งอย่างแม่นยำและการเคลือบผิว

---

เกริ่นนำ

• จุดเริ่มต้นมาจากประสบการณ์ในเดือนพฤษภาคม 2022 ที่ได้อ่านบล็อกของ Bartosz Ciechanowski เกี่ยวกับ หลักการทำงานของมูฟเมนต์นาฬิกากลไก
• ในบทความนั้นมี ภาพประกอบแบบอินเทอร์แอ็กทีฟ ที่โดดเด่น สามารถ "แยก" โครงสร้างของแต่ละชิ้นส่วนในมูฟเมนต์นาฬิกาให้เห็นเป็นภาพ และหมุนดูได้
• ผู้เขียนจึงเริ่มท้าทายความสงสัยที่มีมานานว่า ต่างจากภาพจำลองออนไลน์แล้ว ถ้ามีโมเดลนาฬิกาที่ถูกถอดแยกจริงให้ถือดูด้วยมือได้จะเป็นอย่างไร

หาโมเดลแบบถอดแยกในโลกจริงไม่ได้

• ในท้องตลาดมักมีงาน ศิลปะสตีมพังก์ที่นำชิ้นส่วนนาฬิกาไปจัดวางแบบสุ่มในบล็อกเรซิน วางขายอยู่บ้าง แต่แทบไม่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างมูฟเมนต์จริง
• แม้จะมีของจัดแสดงแบบ "buffet style" ที่นำชิ้นส่วนมากางไว้ในเรซิน แต่ก็ไม่สามารถรักษาลำดับการประกอบแบบสามมิติและระยะห่างที่ต้องการได้
• การคลี่ทุกชิ้นส่วนของมูฟเมนต์ออกมาแบบ "exploded view" พร้อมตรึงตำแหน่งความสัมพันธ์ให้ถูกต้องนั้น ยุ่งยากมาก
• นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมคนที่ ไม่มีประสบการณ์ประกอบนาฬิกา (watchmaker) จึงทำสิ่งนี้ให้ถูกต้องได้ยาก

จะสร้างอย่างไร?

• มูฟเมนต์ ETA 2824-2 ที่อ้างอิงจากบล็อกของ Bartosz Ciechanowski มีชิ้นส่วนเล็กจำนวนมากเกินไป จึงไม่เหมาะกับการทำต้นแบบ
• มูฟเมนต์นาฬิกาพก มีจำนวนชิ้นส่วนน้อยกว่าและโครงสร้างเรียบง่ายกว่า จึงเหมาะกับการทดลองช่วงแรก
• มูฟเมนต์นาฬิกาพกวินเทจหลายแบบสามารถหาซื้อของมือสองได้ในราคาถูก และยังเป็นของที่ช่างนาฬิกามือใหม่ใช้ฝึกด้วย

การลองหล่อเรซินแบบแยกชั้น

• เนื่องจากโมเดลจริงต้อง แข็งแรงพอที่จะถือไว้ในมือได้ จึงวางแผนใช้กลยุทธ์ฝังชิ้นส่วนทีละชั้นในอีพ็อกซีเรซินใส
• แต่เมื่อ รอให้แต่ละชั้นแข็งตัวแล้วจึงเทชั้นถัดไป จะเกิดรอยต่อระหว่างชั้นอย่างชัดเจน และยังมีปัญหาเรื่องเหลืองและเวลาการแข็งตัว
• ความต่างของดัชนีหักเหระหว่างชั้นทำให้ดูแปลกตา และ เรซินที่แข็งตัวเพียงครึ่งเดียวก็จัดการยากและเกิดฟองอากาศจำนวนมาก
• วิธีทำแต่ละชั้นแยกกันแล้วนำมาซ้อนกันใช้เวลาและแรงมากเกินไป จึง ยกเลิกแนวทางนี้

แขวนชิ้นส่วนด้วยเอ็นตกปลา

• แทนที่จะใช้ แท่งพลาสติกใส จึงเลือกใช้เอ็นตกปลา monofilament (สำหรับฟลายฟิชชิง) เพราะมีดัชนีหักเหใกล้กับอีพ็อกซีเรซินจึงสังเกตเห็นได้ยากกว่า
• เนื่องจากเอ็นตกปลาถูกม้วนเก็บจนจำรูปทรงเดิมไว้ ผู้เขียนจึง ดึงให้ตึงแล้วนำเข้าเตาอบอุณหภูมิสูงซ้ำ ๆ เพื่อทำให้ตรง
• ต้องใช้แหนบ, pin vise และกาวแห้งเร็ว (CA glue) เพื่อยึดชิ้นส่วนกับเอ็นตกปลาอย่างแม่นยำ

การหล่ออีพ็อกซีเรซินในบ้าน

• มีการลองใช้อีพ็อกซีเรซินใสหลายชนิด โดย ความใสพื้นฐานค่อนข้างดี แต่ความหนืด เวลาแข็งตัว และลักษณะการเกิดฟองอากาศแตกต่างกัน
• เพื่อให้ได้ความใสสูงสุด จึงใช้ ห้องสูญญากาศเพื่อดึงฟองอากาศออก
• กระบวนการทำงานคือผสมเรซิน, ทำสูญญากาศ, เทลงแม่พิมพ์ แล้วจึงทำสูญญากาศซ้ำอีกครั้งตามลำดับ

ผลการทดลองต้นแบบครั้งที่ 1

• พบว่า แม่พิมพ์ทรงกระบอกทำให้มองโครงสร้างภายในได้ยาก จึงเหมาะจะใช้แม่พิมพ์ทรงลูกบาศก์มากกว่า
• เอ็นตกปลาแทบมองไม่เห็น และไม่พบปัญหาแปลกประหลาดจากการรบกวนกันระหว่างกาวแห้งเร็วกับเรซิน
• ระหว่างการแข็งตัว เรซินหดตัวจนทำให้กระบอกแตก

ต้นแบบครั้งที่ 2 และการปรับปรุงวิธีประกอบ

การถอดแยกและทำความสะอาด

• ถอดมูฟเมนต์นาฬิกาออกทั้งหมด ทำความสะอาด แล้วจึงประกอบติดกาวอย่างละเอียด
• ใช้แหนบ, กาวแห้งเร็ว, จิ๊กตัดเอ็นตกปลา ฯลฯ เพื่อจัดตำแหน่งชิ้นส่วนให้แม่นยำ

การประกอบฝั่ง train wheel side

• เริ่มทำงานจากฝั่งกลไกที่ซับซ้อนของมูฟเมนต์ก่อน โดยชิ้นส่วนอย่างบริดจ์หลักต่าง ๆ จะ จัดแนวด้วยการผูกเอ็นตกปลาเข้ากับสกรู
• ชิ้นส่วนขนาดเล็กจะติดกาวไว้ที่หน้าตัดของเอ็นตกปลาแยกต่างหาก แล้วตั้งตรงเพื่อยึดให้อยู่กับที่

พลิกไปประกอบฝั่งหน้าปัด

• สร้างจิ๊กช่วยพยุงฮาล์ฟแอสเซมบลีที่ประกอบเสร็จแล้ว ทำให้ทำงานฝั่งตรงข้ามได้อย่างมั่นคงเช่นกัน

การเตรียมแม่พิมพ์และเรซิน

• ใช้ แผ่นอะคริลิก, เทปกันอีพ็อกซี, กาวโครงสร้าง ฯลฯ เพื่อทำแม่พิมพ์ทรงลูกบาศก์
• จากผลต้นแบบ พบว่าจุดที่จะต้องปรับปรุงต่อไปคือ การควบคุมความสูงให้แม่นยำยิ่งขึ้น การจัดเรียงให้เป็น exploded view มากขึ้น และการจัดแนวชิ้นส่วนให้ง่ายกว่าเดิม

ต้นแบบครั้งที่ 3: ควบคุมตำแหน่งอย่างละเอียด

• ปรับปรุงความแม่นยำในการจูนละเอียดด้วย ลิฟต์กรรไกร (lab jack), แหนบที่ใช้แม่เหล็ก ฯลฯ
• เพิ่มประสิทธิภาพการติดกาวด้วยการใช้เครื่องมือหยด ตัวเร่งปฏิกิริยากาวแห้งเร็ว อย่างละเอียด
• กาง balance wheel และ hairspring อย่างเป็นธรรมชาติ เพื่อเน้นให้ "หัวใจ" ของนาฬิกาโดดเด่นทางสายตา
• ด้วยโครงสร้างของแอสเซมบลีทั้งหมด จึงต้องหล่อแบบกลับหัวเพื่อให้ชิ้นส่วนห้อยอยู่ได้อย่างถูกต้อง

ต้นแบบครั้งที่ 4: มูฟเมนต์ ETA-2824 / PT5000

• ทดลองกับมูฟเมนต์ ETA 2824 (รุ่นที่เข้ากันได้กับ PT5000) ซึ่งเป็นเป้าหมายสุดท้าย
• แม้จะเจออุปสรรคอย่างชิ้นส่วนที่เล็กลง ปัญหาน้ำมันและงานเก็บผิวที่ไม่ดี รวมถึงความเสียหายของสีเคลือบ แต่ กระบวนการประกอบพื้นฐานยังคงใช้แบบเดียวกันได้
• การแขวนชิ้นส่วนที่บอบบาง เช่น สปริงกันกระแทก, balance assembly ถูกทำได้ด้วยเทคนิคเฉพาะเพิ่มเติม
• แม้จะมีความผิดพลาด เช่น มุมของชิ้นงานประกอบเปลี่ยนไปผิดธรรมชาติเพราะข้อจำกัดขนาดแม่พิมพ์ และ สีเคลือบหลุดเพราะเรซิน แต่สุดท้ายก็ได้ผลงานหลังใช้เวลาราว 18 ชั่วโมง

การทำชิ้นงานจริงและการรักษาสีเคลือบ

• จากการพบว่า อีพ็อกซีและกาวแห้งเร็วละลายสีเคลือบ จึงยืนยันได้ว่าวิธีแก้สุดท้ายคือการพ่นเคลือบด้วยแลกเกอร์สเปรย์
• พัฒนาจิ๊กตัดเอ็นตกปลาและอุปกรณ์ช่วยประกอบ ทำให้ ประสิทธิภาพในการผลิตซ้ำดีขึ้น
• ดำเนินกระบวนการอย่างละเอียดในแต่ละขั้นตอน ทั้งการประกอบ การเคลือบสี และการประกอบรวม

ผลลัพธ์สุดท้ายและความรู้สึก

• แม้จะทำพื้นผิวให้สมบูรณ์แบบได้ยาก แต่ก็เป็น ประสบการณ์ที่ได้สิ่งที่ต้องการมาไว้ในมือหลังลองผิดลองถูกตลอด 2.5 ปี
• ผู้เขียนเน้นว่าบล็อกโพสต์ดังกล่าวเป็นแรงผลักดันให้ลงมือท้าทายอย่างจริงจัง และคาดหวังว่าจะต่อยอดไปสู่โมเดลถอดแยกสามมิติของมูฟเมนต์นาฬิกาแบบอื่น ๆ ได้อีก

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• คิดว่าโพสต์บล็อกของ Bartosz Ciechanowski คือคอนเทนต์ที่ดีที่สุดชิ้นหนึ่งที่หาได้บนอินเทอร์เน็ตตอนนี้ ลิงก์
  • คนนี้เคยทำหลายโปรเจกต์ด้วยระดับรายละเอียดแบบเดียวกันมาก่อน ลิงก์คลังบทความ
  • หัวข้อนี้เคยถูกพูดถึงใน Hacker News เมื่อ 3 ปีก่อน และได้มากกว่า 4,000 คะแนน จนกลายเป็นโพสต์คลาสสิกที่ได้รับความนิยมสูงสุดเป็นอันดับ 8 ตลอดกาลอย่างแท้จริง การสนทนาที่เกี่ยวข้อง
• งานนี้ยอดเยี่ยมมาก ทำให้นึกถึงศิลปินคนหนึ่งที่นำวัตถุอย่างกล้องไปห่อหุ้มในเรซิน แล้วตัดด้วยเครื่องวอเตอร์เจ็ตเพื่อสร้าง "ภาพระเบิดชิ้นส่วน" ในแบบแปลกใหม่ แต่หาลิงก์ไม่เจอ
  • Fabian Oefner มีงานลักษณะนั้นจริง
• ถ้ามีวิธีปรับดัชนีหักเหของเรซินได้ ก็คิดว่าสายเอ็นตกปลา (ตัวแขวน) น่าจะหายไปจากสายตาได้หมด
  • ยังไม่ได้คิดอย่างจริงจังนัก แต่ก็สงสัยว่าต้องใช้สารเติมแต่งแบบไหน ลองค้นดูแล้วพบว่ามีงานวิจัยก่อนหน้าที่เกี่ยวข้องในสายออปติกอยู่มากทีเดียว รู้สึกว่ายังเป็นหัวข้อที่มีความเป็นไปได้
• เห็นด้วยกับเรื่องที่ว่า ถ้าไม่มีเครื่องมือหรือประสบการณ์ ก็ยากจะทำผิวแบบกระจกเงาที่เรียบสนิทได้ ก่อนหน้านี้เคยเอาซ็อกเก็ต LGA CPU มาทำเป็นที่รองแก้ว และสามารถขัดด้วยกระดาษทรายธรรมดา ไล่ไปเรื่อย ๆ ด้วยเบอร์ที่ละเอียดขึ้นจนได้รูปทรงทรงสี่เหลี่ยมมุมฉากที่เกือบสมบูรณ์แบบ ติดกระดาษทรายไว้บนพื้นผิวกระจกแล้วขยับชิ้นงาน ส่วนตอนท้ายจำไม่ได้ว่าใช้ polishing compound ด้วยหรือเปล่า
  • งานขัดกินเวลานานจนชวนให้หมดแรง เลยอยากมี orbital sander ไว้ใช้ น่าจะต้องมีงานลบรอยผิวด้วย และถ้ามีเวลาและพื้นที่พอ ก็อยากใช้ทั้งเครื่องขัดและเครื่องมือขัดเงาหลายแบบ สามารถดูขั้นตอนจากวิดีโอจริงของผู้ขายอีพ็อกซีที่น่าเชื่อถือได้ ลิงก์วิดีโอ
  • ถ้าติดหรือแปะกระดาษทรายไว้กับกระจก ก็สามารถขัดผิวให้แบนเรียบมากได้ เคยสัมผัสด้วยตัวเองว่าวิธีนี้ทำให้ลับมีดได้คมแค่ไหน
• ดีใจที่ใช้กลไก PT5000 นี่เป็นหนึ่งในคาลิเบอร์ที่ชอบ กลไกนี้เป็นโคลนจาก ETA 2824-2 ที่ผลิตในจีน และถูกใช้ในนาฬิการาคาถูกที่หาได้ง่ายบน AliExpress เยอะมาก คุณสามารถซื้อนาฬิกา homage แบบ Submariner ที่มีสเปกอย่างกระจกแซฟไฟร์ ขอบเซรามิก สารเรืองแสง และกันน้ำเต็มรูปแบบได้ในราคา 100 ดอลลาร์ โดยใช้กลไกนี้และให้ความแม่นยำใกล้เคียงนาฬิกาสวิส (ยังอยู่ในเกณฑ์ COSC) นาฬิกาที่เคยมีเดินอยู่ที่ +5 วินาทีต่อวัน ทำให้รู้สึกได้จริง ๆ ว่าอุตสาหกรรมนาฬิกาจีนพัฒนาไปมาก
  • ถ้าใครมีแหล่งข้อมูลหรือเคล็ดลับดี ๆ สำหรับการซื้อนาฬิกากลไกโคลนจาก AliExpress ก็อยากได้คำแนะนำ อยากซื้อหลังจากประเมินความคุ้มค่าให้ชัดเจนแล้ว
  • คิดว่าประสบการณ์ด้านกระบวนการผลิตและการประกอบในสินค้าอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคมีบทบาทสำคัญมากต่อการเติบโตของตลาดนาฬิกาจีน
  • น่าทึ่งจริง ๆ ตอนที่ไม่ได้ทำนาฬิกาพังด้วยเรซิน ก็สนุกกับงานอดิเรกโอเวอร์ฮอลนาฬิกา และเป้าหมายถัดไปคือทำความเข้าใจกลไกโครโนกราฟ ตอนนี้กลไก ST19 กำลังจะมาถึง ซึ่งตัวนี้ก็ราคาถูก เชื่อถือได้ เป็นกลไกจักรกลล้วน และใช้โครงสร้าง column wheel ขอชื่นชมอุตสาหกรรมนาฬิกาจีน
• สำหรับบางคน งานนี้ให้ความรู้สึกเหมือนเป็น "การลบหลู่สิ่งศักดิ์สิทธิ์" อยู่บ้าง เสน่ห์ของเครื่องจักรอันน่าทึ่งแบบนี้ไม่ได้อยู่แค่โครงสร้างภายใน แต่ยังอยู่ที่การทำงานได้ดีต่อเนื่องหลายสิบปี และกระบวนการที่มันเสียแล้วถูกซ่อมจนกลับมามีชีวิตอีกครั้งก็คือเวทมนตร์ที่แท้จริง ลิงก์ YouTube ของ Wristwatch Revival ทำให้นึกถึงตอนเด็กที่น้องเคยทำงานเรซินเป็นพร็อพให้ดูเหมือนอยู่ใต้ทะเล ส่วนฉันเป็นคนใจร้อน เลยชอบไปจับมันก่อนจะแข็งตัวเต็มที่และพังทุกที
  • ตามร้านขายของเก่า มักเห็นพ็อกเก็ตวอตช์ขายในราคาระดับนี้ได้ง่าย ๆ ค่อนข้างหาตัวที่ยังอยู่ครบและแค่ต้องล้างกับเปลี่ยนน้ำมันก็กลับมาเดินได้ไม่ยาก พ็อกเก็ตวอตช์มีมากกว่าเจ้าของสัก 10 เท่า จึงเหมาะใช้เป็นของฝึกมือ ค่าซ่อมสูง แต่ความต้องการต่ำเพราะขาดทั้งช่างและเครื่องมือ (ตัวเองก็มีอยู่สองเรือน)
  • ถ้ามองว่าเป็นเครื่องมือการศึกษา ก็น่าจะช่วยได้มากกว่า จริง ๆ แล้วเวอร์ชันดิจิทัลที่เป็นแรงบันดาลใจให้โปรเจกต์นี้ก็มีจุดประสงค์ด้านการศึกษาเช่นกัน
  • เวทมนตร์ของกระบวนการซ่อมก็น่าทึ่ง แต่การเข้าใจว่ากลไกทำงานอย่างไรก็น่าสนใจไม่แพ้กัน เป็นเรื่องธรรมดาที่จะหลงเสน่ห์ทั้งสองแบบ
• สงสัยว่าจะมีวัสดุใสที่อยู่ในสภาพคล้ายเจลจนกว่าจะเซ็ตแข็ง และสามารถใช้มือปรับตำแหน่งได้หรือไม่ แนวคิดคือแขวนชิ้นส่วนไว้ด้วยเจลเหมือนพิมพ์ 3D แล้วค่อยทำให้แข็งทั้งหมดในตอนท้าย ถ้าความหนืดของเรซินสำหรับเครื่องพิมพ์ SLA 3D สูงพอ ก็พอนึกวิธีจัดตำแหน่งให้ตรงแล้วใช้ UV ทำให้แข็งทั้งหมดได้ วิดีโอที่เกี่ยวข้อง
  • มีเรซินแบบเจลอยู่เหมือนกัน แต่ทำได้ยากเพราะปัญหาฟองอากาศ และโดยทั่วไปมักใช้วิธีหล่อแบบแบ่งหลายรอบแล้วเทเป็นชั้น ๆ เรื่องดัชนีหักเหที่ต่างกันเล็กน้อยจนเห็นเส้นขอบนั้นหลีกเลี่ยงได้ยาก
  • ถ้ายังมีความไหลอยู่ ชิ้นส่วนก็จะลอยขึ้นหรือจมลงเพราะแรงลอยตัว/ความหนาแน่นเสมอ อาจลองยึดชั่วคราวด้วยเม็ดบีดเล็ก ๆ ที่มีดัชนีหักเหเท่ากัน แล้วค่อยเทเรซินทับทั้งหมดเพื่อคงตำแหน่งไว้ วิธีคล้ายกันนี้ถูกใช้จริงในงานตกแต่งตู้ปลา เป็นต้น วิดีโอที่เกี่ยวข้อง
• Bartosz ถ้าบังเอิญได้เห็นโพสต์นี้ อยากให้ติดต่อมาหาโดยตรง งานชิ้นนี้ทำขึ้นได้ก็เพราะบล็อกของคุณ และอยากส่งชิ้นงานที่เสร็จแล้วไปให้ แม้จะเป็นโปรเจกต์เสริม แต่ก็ทึ่งมากกับคุณภาพและรายละเอียดการเก็บงานระดับนี้
• ถ้าตัวแขวน (ซัพพอร์ต) ทำจากวัสดุที่มีดัชนีหักเหเท่ากัน มันก็ควรจะมองไม่เห็น
  • ไนลอนกับอีพ็อกซีเรซินมีดัชนีหักเหใกล้เคียงกัน แต่ก็ไม่สมบูรณ์แบบ เคยลองทำแท่งบาง ๆ จากอีพ็อกซีเองแทนไนลอน แต่ไม่ได้ผลตามที่ต้องการ
• รูปลักษณ์ของชิ้นงานสำเร็จน่าประทับใจมาก น่าจะได้รับความนิยมแม้แต่ในงานจัดแสดงพิพิธภัณฑ์ และเว็บไซต์ ciechanow.ski ก็เป็นแรงบันดาลใจอย่างยิ่งเสมอ