CZ308163B6 - Plastika a způsob její výroby - Google Patents

Abstract

Plastika, zejména prostorová reliéfní kovová plastika (9), obsahuje elektrolyticky vytvořenou vrstvu (1) kovu, kterou je vrstva (1) mědi a/nebo niklu a/nebo stříbra a/nebo zlata vyloučená na prostorové elektricky vodivé formě (8), vytvořené z plošného obrazového digitálního modelu (6). Způsob výroby plastiky, zejména způsob výroby prostorové reliéfní kovové plastiky, z plošného obrazového digitálního modelu (6), podle kterého je datový soubor obsahující plošný obrazový digitální model (6) nejprve softwarovým nástrojem převeden do datového souboru obsahujícího prostorový digitální model (7), ze kterého je dále vytvořena prostorovým tiskovým zařízením (10) z elektricky vodivého materiálu prostorová elektricky vodivá forma (8) pomocí prostorového tiskového zařízení, na kterou je elektrolyticky vyloučena vrstva (1) kovu, která tvoří prostorovou reliéfní kovovou plastiku (9).

Description

Plastika a způsob její výroby

Oblast techniky

Vynález se týká plastiky, zejména prostorové reliéfní kovové plastiky a způsobu její výroby.

Dosavadní stav techniky

Výroba kovových plastik a reliéfu je od nepaměti významná oblast zaměřená nejen na prezentaci práce ve výtvarném umění, ale také na práce pro užitné umění či průmyslový design. Specifickou oblastí pak tvoří kovové plastiky s umělecky zpracovanými reliéfy inspirovanými přírodními útvary, stavbami či podobiznami významných osobností. Nezřídka jsou takové plastiky doplňovány texty a číslicemi, čímž vznikají klasické pamětní desky, plakety či upomínkové předměty. Mezi stěžejní výrobní klasické techniky patří stále nejen ruční řemeslná práce, ale dnes také techniky digitálního návrhu, využívající příslušný software a hardware pro potřebné výpočty či skenování i zpracování předloh.

Klasické kovodělné výrobní techniky, jsou založené na vysoce pracné a časově náročné přípravě umělecky zpracovaných modelů, tvořících pozitiv či negativ výsledného díla. Tyto modely jsou následně využity nej častěji pro účely slévárenských metod výroby, kdy je kovová plastika odlita do formy vyrobené jako otisk umělecky zpracovaného modelu. Nevýhodou je nutnost náročného uměleckého zpracování modelu, složitost, časová náročnost a v důsledku značné finanční náklady souvisejících operací.

Jako další metody lze uvést například realizace rytin či kovotepecky připravených plastik, kdy umělec či řemeslník ručním způsobem realizuje kovovou plastiku přímo do vybraného materiálu. Tyto metody jsou samozřejmě nejen opět velice pracné a tím i nákladné, ale také nedovolují z principu realizovat vyšší reliéfy či dokonalé ztvárnění předlohy či uměleckého záměru.

Jistou cestou ke snížení nákladů přípravy modelů je využití frézování modelů při využití počítačově připravených 3D dat. Takto frézované modely jsou však, s ohledem na potřebné rozlišení, velice nákladné jak ve fázi přípravy dat, tak i ve fázi frézování - fýzické výroby modelu. Stopy po obráběcím nástroji je navíc nutné následně cizelovat tak, aby výsledný povrch nevykazoval nepřirozené geometrické útvary. Proto se tento způsob výroby v podstatě neujal.

Možnou alternativou je galvanické či chemické pokovování plastových výlisků či frézovaných modelů tenkými vrstvami či vakuové naparování pro realizaci objektů sice plastových, ale navozujících dojem výrobku kovového. Ani tyto technologie nemusí přinášet uspokojivé výsledky, a to zejména v případech požadavku na trvanlivost či „uměleckou hodnotu“ takto realizovaných objektů. I zde výroba modelů odléváním či frézováním představuje příliš nákladný proces, a i proto se opět tento způsob neujal.

Dalším zásadním omezením je i nutnost získat a zpracovávat přímo 3D data, což není v současném stavu technické praxe běžné a ani do budoucna nelze očekávat masové rozšíření 3D technologií v běžném životě uživatelů (osobní 3D kamery, scannery či fotoaparáty).

Z výše uvedeného stavu techniky je zřejmé, že existuje celá řada způsobů výroby prostorových reliéfních kovových plastik s tím, že tyto způsoby mají celou řadu nevýhod.

Cílem vynálezu je prostorová reliéfní kovová plastika, která bude splňovat požadavky na uměleckou hodnotu, přičemž bude výrobně jednoduchá. Dalším cílem vynálezu je jednoduchý, rychlý a levný způsob výroby této prostorové reliéfní kovové plastiky.

- 1 CZ 308163 B6

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje plastika, zejména prostorová reliéfní kovová plastika, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje elektrolyticky vytvořenou vrstvu kovu, kterou je vrstva mědi a/nebo niklu a/nebo stříbra a/nebo zlata vyloučená na prostorové elektricky vodivé formě, vytvořené z plošného obrazového digitálního modelu. Výhodou je velice jednoduchá, automatizovatelná a levná výroba s možností vytvoření plastiky, která má i vysokou uměleckou hodnotu s tím, že plastika může být s výhodou vytvořena na polymemím modelu, vyrobeném na prostorovém tiskovém zařízení.

Dále je výhodné, když je elektrolyticky vytvořená vrstva kovu nejméně na své části opatřena dekorativní vrstvou, kterou může být s výhodou například vrstva patiny.

Z pohledu praktického užívání je výhodné, když má elektrolyticky vytvořená vrstva kovu tloušťku 0,1 mm až 5 mm.

Velice vhodné dále je, když je elektrolyticky vytvořená vrstva kovu nejméně na své části opatřena ochrannou vrstvou.

Výše uvedené nedostatky dále do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu způsob výroby plastiky, zejména způsob výroby prostorové reliéfní kovové plastiky, z plošného obrazového digitálního modelu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že datový soubor obsahující plošný obrazový digitální model je nejprve softwarovým nástrojem převeden do datového souboru obsahujícího prostorový digitálního modelu, z kterého je dále tiskem vytvořena prostorovým tiskovým zařízením z elektricky vodivého materiálu prostorová elektricky vodivá forma, na kterou je elektrolyticky vyloučena vrstva kovu, která tvoří prostorovou reliéfní kovovou plastiku. Velkou výhodou je velice rychlá a relativně levná výroba, a především omezení nutnosti vysoce kvalifikované řemeslné práce umělce při realizaci kovových plastik, přičemž tento způsob umožňuje automatizovanou výrobu.

S výhodou je z prostorového digitálního modelu dále softwarově vytvořen negativ prostorového digitálního modelu, z kterého je dále vytvořena prostorová elektricky vodivá forma.

Podle další výhodné varianty je prostorová elektricky vodivá forma vytvořena prostorovým tiskovým zařízením z elektricky nevodivého materiálu, přičemž následně je opatřena elektricky vodivou vrstvou. Výhodou této možnosti je velice levná a jednoduchá výroba.

Výhodné je, když je elektricky vodivá vrstva vytvořena nanesením směsi na bázi ředidla a vodivého pigmentu. Elektricky vodivá vrstva může být také vytvořena napařením vrstvy kovu, nebo chemicky nanesenou elektricky vodivou vrstvou.

Velmi výhodné je, když je plošný obrazový digitální model vytvořen sejmutím reality snímacím zařízením, kterým je fotoaparát nebo scanner, kterým je fotografie nebo kresba sejmuta.

Výhodné také je, když je elektrolyticky vyloučena vrstva kovu dále opatřena nejméně na své části dekorativní vrstvou, kterou může být vrstva patiny, nebo jiná povrchová úprava, malba, nebo smalt, nebo případně další elektrolyticky nanesená vrstva.

Hlavní výhodou způsobu výroby plastiky podle vynálezu je to, že je možné z běžné digitální či digitalizované fotografie jednoduše vyrobit relativně kvalitní prostorovou reliéfní kovovou plastiku. V rámci zpracování dat lze digitální obrazový model libovolně doplnit popisky či dalšími grafickými prvky. Další výhodou je to, že celý proces výroby využívá ekologicky šetrného technologického postupu, bez použití jedovatých či vysoce nebezpečných látek, přičemž veškeré použité chemikálie či materiály jsou v běžné dostupnosti a kvalitě. Výhodné také je to, že

-2 CZ 308163 B6 pomocí elektrolytického rozpouštění lze takto vyrobené objekty velice efektivně zpětně recyklovat.

Objasnění výkresů

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém obr. 1 znázorňuje v řezu reliéfní kovovou plastiku, obr. 2 znázorňuje v řezu reliéfní kovovou plastiku umístěnou na elektricky vodivé formě, obr. 3 znázorňuje schematicky průběh výroby reliéfní kovové plastiky.

Příklady uskutečnění vynálezu

Prostorová reliéfní kovová plastika (obr. 1) obsahuje elektrolyticky vytvořenou vrstvu 1 kovu, kterým je vrstva 1 mědi. Tato vrstva 1 kovu je vyloučená na prostorové elektricky vodivé formě 8 (obr. 2) vytvořené z plošného obrazového digitálního modelu 6, zhotovené prostorovým tiskovým zařízením. Variantně může být vrstvou 1 kovu vrstva 1 niklu, stříbra, nebo zlata.

Elektrolyticky vytvořená vrstva 1 kovu je na vybraných částech 3 opatřena dekorativní vrstvou 2, kterou je vrstva patiny, přičemž elektrolyticky vytvořená vrstva 1 je dále opatřena ochrannou vrstvou 4 tak, že ochranná vrstva 4 je provedena na celé pohledové straně výsledné reliéfní kovové plastiky. Variantně může být vrstva 1 opatřena ochrannou vrstvou 4 pouze na vybraných částech.

Elektrolyticky vytvořená vrstva 1 kovu má tloušťku 1 mm. Variantně může mít vrstva 1 kovu tloušťku v rozsahu 0,1 mm až 5 mm.

Podle způsobu výroby (obr. 3) prostorové reliéfní kovové plastiky z plošného obrazového digitálního modelu 6 je nejprve snímacím zařízením 12. kterým je fotoaparát, vytvořen sejmutím reality samotný plošný obrazový digitální model 6, jinak řečeno je vytvořena například digitální fotografie krajiny. Dále je datový soubor obsahující plošný obrazový digitální model 6 softwarovým nástrojem převeden do datového souboru obsahujícího prostorový digitální model 7, z kterého je dále softwarově vytvořen negativ prostorového digitálního modelu 7, z kterého je dále vytvořena prostorovým tiskovým zařízením 10 z elektricky vodivého materiálu prostorová elektricky vodivá forma 8, na kterou je elektrolyticky vyloučena vrstva 1 kovu, která tvoří prostorovou reliéfní kovovou plastiku 9.

Plošný obrazový digitální model 6 je softwarově rozšířen do 3D prostorového digitálního modelu 7, a to na základě vyhodnocení tónů šedé, přičemž platí, že čím vyšší odstín šedé, jinak řečeno čím světlejší je barva pixelu v obrazu, tím vyšší jsou souřadnice v ose Z, která je tímto pixelem realizována. Jedná se tak o datové rozšíření, přesněji transformaci dat na základě logického předpokladu souvislosti kontrastu/odstínu šedé daného pixelu na fotografii a jeho polohy v 3D prostoru fotografované scény. Aby nebyl připravený prostorový digitální model 7 nepřirozeně deformovaný v ose Z, mimo realitu předlohy, a zároveň byl dostatečně plastický, je nutné rozšíření v ose Z realizovat v řádu jednotek až několika málo desítek procent v porovnání s rozměry v osách X a Y. Alternativně lze použít i další vyspělé transformační metody pro odhad konstrukce scény v ose Z.

Podle první neznázoměné varianty je prostorová elektricky vodivá forma 8 vytvořena prostorovým tiskovým zařízením 10 z elektricky vodivého materiálu, kterým jsou filamenty s elektricky vodivými příměsemi.

Podle druhé varianty je prostorová elektricky vodivá forma 8 vytvořena prostorovým tiskovým zařízením 10 z elektricky nevodivého materiálu, kterým je polymer. Dále je prostorová elektricky vodivá forma 8 očištěna a upevněna na neznázoměný přípravek, a dále je opatřena elektricky

-3 CZ 308163 B6 vodivou vrstvou 11. která je vytvořena nanesením směsi na bázi ředidla a vodivého pigmentu, kterou je směs acetonu a grafitu. Tato směs jednak povrch prostorové elektricky vodivé formy 8 učiní elektricky vodivou, ale zároveň jej chemicky homogenizuje. Tím jsou jednotlivé diskrétní útvary realizované digitálním 3D tiskem s nízkým rozlišením nahrazeny hladkými křivkami, respektive plochami. Výsledkem je matečný model - negativ - s elektricky vodivým povrchem a 3D reliéfem odpovídajícím hladkému datovému modelu. Navíc, beze stop po digitalizaci a diskrétní aditivní výrobě 3D tiskem.

Elektrolyticky vyloučena vrstva 1 kovu je dále oddělena od prostorové elektricky vodivé formy 8 a dále je na své pohledové straně 5 očištěna, a následně je opatřena na vybraných částech 3 dekorativní vrstvou 2, kterou je patina.

Nakonec je prostorová reliéfní kovová plastika opatřena na vybraných částech ochrannou vrstvou 4.

Průmyslová využitelnost

Plastiku a způsob její výroby, podle vynálezu, lze využít pro průmyslovou výrobu 3D kovových struktur, zejména 3D fotografií, plastik či reliéfů s využitím digitálních technologií a možností plné automatizace výroby.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (9)

1. Plastika, zejména prostorová reliéfní kovová plastika (9), vyznačující se tím, že obsahuje elektrolyticky vytvořenou vrstvu (1) kovu, kterou je vrstva (1) mědi a/nebo niklu a/nebo stříbra a/nebo zlata vyloučená na prostorové elektricky vodivé formě (8), vytvořené z plošného obrazového digitálního modelu (6).

2. Plastika, podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektrolyticky vytvořená vrstva (1) kovu je nejméně na své části (3) opatřena dekorativní vrstvou (2).

3. Plastika, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že elektrolyticky vytvořená vrstva (1) kovu má tloušťku 0,1 mm až 5 mm.

4. Způsob výroby plastiky, zejména způsob výroby prostorové reliéfní kovové plastiky (9), z plošného obrazového digitálního modelu (6), podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že datový soubor obsahující plošný obrazový digitální model (6) je nejprve softwarovým nástrojem převeden do datového souboru obsahujícího prostorový digitální model (7), ze kterého je dále vytvořena prostorovým tiskovým zařízením (10) z elektricky vodivého materiálu prostorová elektricky vodivá forma (8), na kterou je elektrolyticky vyloučena vrstva (1) kovu, která tvoří prostorovou reliéfní kovovou plastiku (9).

5. Způsob výroby plastiky, podle nároku 4, vyznačující se tím, že z prostorového digitálního modelu (7) je dále softwarově vytvořen negativ prostorového digitálního modelu (7), z kterého je dále vytvořena prostorová elektricky vodivá forma (8).

6. Způsob výroby plastiky, podle některého z nároků 4 a 5, vyznačující se tím, že prostorová elektricky vodivá forma (8) je vytvořena prostorovým tiskovým zařízením (10) z elektricky nevodivého materiálu, přičemž následně je opatřena elektricky vodivou vrstvou (11).

-4 CZ 308163 B6

7. Způsob výroby plastiky, podle nároku 6, vyznačující se tím, že elektricky vodivá vrstva (11) je vytvořena nanesením směsi na bázi ředidla a vodivého pigmentu.

8. Způsob výroby plastiky, podle některého z nároků 4 až 7, vyznačující se tím, že plošný 5 obrazový digitální model (6) je vytvořen sejmutím reality snímacím zařízením (12).

9. Způsob výroby plastiky, podle některého z nároků 4 až 8, vyznačující se tím, že elektrolyticky vyloučena vrstva (1) kovu je dále opatřena nejméně na své části (3) dekorativní vrstvou (2).