Сегодня поговорим о такой интересной технике оформления стёкол, как витраж, а также попробуем прикинуть, как нам создать его минимальными усилиями!
▍ Общее представление о витраже
В классическом понимании витраж — это художественное панно, составленное из разноцветных кусочков стекла, соединённых перемычками.
Первые упоминания о витражах встречаются ещё в период расцвета Древней Греции, в который они были распространены в странах Востока, представляя собой накладные витражи, где прозрачные стёкла покрывались сверху разноцветными кусочками других стёкол.
Тем не менее, своё широкое распространение именно в том виде, который нам особенно знаком, — в виде стёкол, соединённых с помощью металлических перемычек, витражи получили в Средние века, где пиком витражного искусства считается оформление готических храмов.
Так как храмы того периода предполагали наличие больших окон, их надо было чем-то закрывать. Производство плоских стёкол хорошего качества такого размера даже в наше время является нетривиальной задачей, поэтому витражи стали хорошим способом решить этот вопрос, закрывая большие проёмы с помощью панно из маленьких кусочков стекла, к тому же добавляя дополнительную привлекательность помещению.
Чтобы соединить эти кусочки друг с другом, использовали металлические перемычки, в качестве которых выступали свинцовые пластины, а соединение отдельных пластин между собой производилось с помощью спаивания.
Так как свинец достаточно мягкий металл и обладает весьма посредственной механической прочностью, если его использовать в качестве элемента несущей конструкции, то первым создателям таких витражей приходилось делать эти перемычки достаточно широкими, что, конечно, увеличивало их механическую прочность, но в то же время отрицательно сказывалась на общем художественном виде витража. К чему такие ухищрения: не забываем, что первым создателям таких витражей приходилось делать огромные панно, закрывая большие оконные проёмы в храмах.
Для изготовления стёкол в таких витражах использовали прозрачное стекло, расписанное с применением красок, составленных из смеси стеклянного порошка и окислов металлов. Такое стекло потом обжигалось в печах, с помощью чего рисунок и закреплялся.
До наших дней технология создания таких витражей дошла практически в неизменном виде, за исключением материалов, поэтому если делать витраж по более современной технологии, то в наше время для создания перемычек стараются использовать латунь или нейзильбер, как более прочные материалы. Такой подход позволяет делать перемычки гораздо более тонкими, а сам витраж гораздо — более изящным; также изменился и выбор стёкол — в наше время их существует огромное количество видов, различающихся как по цветам, так и по фактуре.
Но проблемой такого типа витража является то, что с его помощью невозможно изготавливать изогнутые объекты, поэтому следующим существенным этапом в развитии техник создания витражей принято считать появление в 19-м веке так называемой техники Тиффани, которая была так названа по имени своего изобретателя — известного ювелира Льюиса Комфорта Тиффани. Эта техника отличается от классического витража тем, что позволяет создавать не только плоские витражи, но и изогнутые в самых причудливых формах:
Картинка: МДМ Арц-Мастер
Картинка: teaartstudio.ru
Суть её заключается в том, что каждый кусочек стекла, из которого будет составлен витраж, оборачивается по краям тонкой медной фольгой, после чего эти медные края разных стёкол спаиваются друг с другом с помощью припоя. Такой подход позволяет соединять их под весьма произвольными углами, давая на выходе весьма привлекательные художественные объекты, и в данный момент такая техника изготовления витражей является самой распространённой благодаря широким возможностям, которые она предоставляет.
Но независимо от того, какой подход выбран, классический витраж — это много, много ручного труда. Поэтому он не может стоить дёшево и, как правило, доступен немногим (покупать — дорого, собирать самому — долго, не у всех хватит терпения).
В дальнейшем инженерная мысль продвигалась далее, и появились другие подвиды витражей:
- пескоструйный: когда стекло обрабатывается воздушной струёй с песком, из-за чего оно становится матовым на открытых участках и сохраняет прозрачность на закрытых маской (чем-то напоминает травление печатных плат);
- фьюзинг: спекание кусочков стекла разного цвета в печи. Кстати говоря, некоторое время назад я уже писал о таком интересном способе работы в технике фьюзинга, как плавление стекла в обычной домашней микроволновке! Несмотря на кажущуюся удивительной саму концепцию, тем не менее, это реально...
- изготовленный с помощью травления;
- и т. д.
Таким образом, как можно видеть, если подытожить этот раздел, витраж — это, конечно, красиво, но всегда проблемно и трудоёмко…
▍ Как сделать витраж минимальными усилиями?
По рассказу выше могло сложиться впечатление, что всё очень плохо, и какого-то простого способа создания витражей не существует, однако это не так!
Есть один альтернативный способ, который позволяет создавать практически полную имитацию настоящего витража, а трудозатрат требует весьма малых — и таким видом является так называемый заливной витраж.
Кроме простоты создания, этот способ очень хорошо автоматизируется и сочетается с ЧПУ (о чём мы поговорим ниже).
Вкратце суть его заключается в том, что на обычное прозрачное оконное стекло наносится толстый рельефный слой непрозрачной краски, имитирующей перемычки, после высыхания которых, пространство между ними заливается разными цветами прозрачных красок, создавая практически полную иллюзию настоящего витража:
При создании такого витража под стекло кладут эскиз будущего изображения, после чего вручную наносят на поверхность стекла все цвета.
В качестве красок для такого типа витражей могут использоваться различные материалы. При менее профессиональном подходе для создания домашних самоделок используют сольвентные (то есть на основе уайт-спирита) краски, например, серии Pebeo Vitrail.
Витражи, полученные с помощью таких красок, боятся атмосферных воздействий, перепадов температуры, недостаточно механически стойкие, поэтому могут использоваться только как некие арт-объекты, эксплуатирующиеся внутри помещений.
При более профессиональном подходе используют двухкомпонентные краски (то есть краска + отвердитель). Такого рода краски продают компании, занимающиеся реализацией расходников для коммерческой шелкографии.
Эти краски используют для нанесения коммерческих логотипов, слоганов на автомобильные стёкла, фасадные стёкла зданий, бытовые приборы. Они отличаются высокой температурной стойкостью, выдерживая до 250°С, а также устойчивостью к воздействию неблагоприятных атмосферных условий, в частности, к воздействию воды и солнечных лучей, поэтому арт-объекты, созданные с применением подобной краски, могут эксплуатироваться и на улице.
Ещё одним любопытным вариантом является использование двухкомпонентных автомобильных лаков и красок. Почему:
- Они, как правило, широко распространены, имеются в большом количестве вариантов, на любой вкус и кошелёк.
- При правильном подборе являются исключительно стойкими к неблагоприятным атмосферным факторам и жёстким условиям эксплуатации — удары камешков, постоянное воздействие абразивов (пыль, песок, трение), перепады температур в широком диапазоне (-50°С … +100°C и более).
Этот последний подход практически никто не использует, потому что просто про него мало кто знает :-) Но дело в том, что в свою бытность, много-много лет назад, практически «в прошлой жизни» я занимался художественной аэрографией по автомобилям, и мне пришлось очень хорошо разобраться в вопросах химикатов для этого дела.
Так вот, использование такого рода красок даёт новые возможности, как ввиду их доступности практически в любом населённом пункте, так и вследствие получающегося весьма прочного конечного продукта.
Кроме того, там, где продаются такие краски, они есть, как правило, в широкой цветовой гамме, так что с подбором нужного цвета не возникнет практически никаких проблем.
Кстати говоря, где их можно купить:
- Первый вариант: в специализированных магазинах, где продают автомобильные лаки и краски (в обычном хозмаге не купить).
- Второй вариант: там, где занимаются окраской автомобилей. Частенько такие места бывают оборудованы небольшим встроенным магазинчиком, где производится подбор краски, вот там и нужно брать.
Несколько слов о том, что представляют собой автомобильные краски: они существуют алкидного и акрилового типа. Вам нужен вот этот второй — акриловые.
Кроме того, автомобили могут просто покрасить в какой-то нужный цвет, но зачастую применяется другой подход: красят быстро высыхающей краской (называется «база» или ещё называют «база под лак»), после чего эту высохшую краску, так как она не является стойкой к атмосферным воздействиям, защищают от них, покрывая сверху специальным лаком.
Например, практически все автомобили, окрашенные «металликом», окрашены именно таким способом (база + лак).
Но этих знаний ещё недостаточно, чтобы подобрать нужные компоненты. И если «база» в принципе может быть практически любой, то лак лучше брать наиболее стойкий.
Как его подобрать: дело в том, что для окраски автомобилей были приняты так называемые системы окраски или, другими словами, некие стандарты, в рамках которых после испарения растворителя на поверхности должно оставаться разное количество лакокрасочного материала (специально написал «лакокрасочного материала», так как эти системы относятся и к лакам, и к краскам, но в данном конкретном случае нас интересует только лак). Этих систем существует четыре типа:
- LS (Low Solid);
- MS (Middle Solid);
- HS (High Solid);
- UHS (Ultra High Solid).
Где LS («Эл-Эс») дают самый тонкий слой лакокрасочного материала после испарения растворителя, а, соответственно, UHS («У-ха-эс») — самый толстый слой.
Этот последний тип вы практически нигде не сможете найти, так как в магазинах поголовно представлены лаки и краски только MS-системы. В лучшем случае, вы сможете найти, где продаются лаки/краски HS («Ха-эс»)-системы (мне в своё время удавалось).
Кстати говоря, лак HS-системы в просторечии частенько называют «жёсткий лак», но это неверно, тут скорее следует его называть «толстый лак» :) Так что не удивляйтесь, если такое услышите.
Соответственно, если вы будете покупать краску и лак, то следует в магазине сказать так: «дайте мне базу под лак такого-то цвета, и любой двухкомпонентный лак HS-системы. Ну или в крайнем случае сойдёт и лак MS-системы». После этого на вас посмотрят очень уважительно и дальнейших вопросов больше не возникнет :)
Кроме того, там же следует купить и растворитель 647 (в обычных хозмагах не продаётся) для разведения до нужной консистенции лака и базы.
Но тут возникнет следующая проблема: эти базы под лак — непрозрачны. Как нам получить из них прозрачную краску для стекла? А очень просто: мы в сам прозрачный лак начинаем добавлять маленькими порциями нужного цвета краску (то бишь, ту самую базу). Таким образом мы можем отколеровать лак до нужного цвета и прозрачности!
Мало того, так как многие базы есть с эффектом металлика (это нужно отдельно оговаривать при покупке, чтобы вам дали базу с эффектом металлика), то бишь, со слюдяными блёстками в своём составе, то мы можем получить очень интересный витраж, состоящий из стёкол, не просто окрашенных каким-то цветом, а переливающихся блёстками как снег зимой!
После того как мы отколеровали лак, надо в него добавить отвердитель (этот лак не сохнет сам по себе, а начинает полимеризоваться только после добавления отвердителя) по написанной на упаковке пропорции — как правило, 2/1 (лак/отвердитель). Дальше останется только его разбавить до нужной консистенции растворителем 647 и нанести на нужное стекло.
Единственный минус всех этих процедур, который нужно учитывать — все эти процессы очень вонючие :) Так что надо либо обладать толерантностью к такой интенсивности запахам, либо делать это где-то в гараже.
Но в гараже существует одна проблема: пыль. После нанесения лаков и красок ваше стекло будет «очень волосатым». Вы сами удивитесь тому факту, сколько же пыли находится в обычном, казалось бы, прозрачном воздухе!
Поэтому одним из интересных лайфхаков по проведению таких работ является осуществление их в ванной комнате с предварительным включением душа, чтобы от влажности осела вся пыль, которая имеется в воздухе (ну и не входить и не выходить в процессе, чтобы не занести новую порцию пыли).
Чтобы краска хорошо прилипла к стеклу (если наносить её по автомобильной технологии и автомобильную краску), то стекло следует предварительно хорошо вымыть, «заматировать», то есть легонечко зашкурить (не прям до матовости, а скорее «слегка зацарапать»).
Для этого может применяться как специальная губка, так называемый скотч-брайт, так и сгодится даже обычная губка для мойки посуды. Предварительно на стекло надо брызнуть водой и интенсивно натереть его шершавой стороной губки, после чего смыть всю получившуюся пыль и хорошо обезжирить поверхность, протерев тряпочкой, смоченной растворителем 647.
На некоторый «повреждённый» вид стекла не следует обращать внимание — после лакировки оно станет практически таким же прозрачным.
Далее на стекло наносится сам рисунок, после высыхания которого рисунок сверху покрывается лаком или с помощью распыления, или, в самом простом случае, обливания стекла лаком (можно и кисточкой, но я бы не стал так делать).
Почему я сделал такой акцент на автомобильных лаках и красках: дело в том, что в прошлом у меня был хороший опыт по использованию их в жёстких условиях. В одном из таких вариантов я нанёс роспись на внутреннюю часть ванны (морское песчаное дно с бликами от солнца, водоросли, ракушки). После чего роспись была закрыта HS-лаком. Эта вся история продержалась больше 10 лет и стала облупливаться только после 10 лет ежедневной эксплуатации!
Второй пример: была нанесена роспись на сотовый телефон (база + HS-лак), который у меня в кармане провалялся лет пять вместе с ключами и монетками. И за всё это время ничего лакокрасочному покрытию не стало! Покажите мне заводское лакокрасочное покрытие, с такими же характеристиками…
Таким образом, как можно понять по описанию выше, если это будет декоративный витраж «для висения на стене, окне», то это будет весьма долговечная вещь.
▍ «А можно, я не сам буду это делать?»
Можно. Но тогда это означает, что нужна некоторая автоматизация этого процесса, другими словами, некий ЧПУ-станок, который сам будет в автоматическом режиме наносить наливной витраж.
И такие станки есть! Как правило, там всё стандартно: микроконтроллер, драйвер шаговых двигателей, шаговые двигатели, ременные передачи, а также сервопривод, чтобы опускать рисующую головку к стеклу.
Рисующая головка, как правило, представляет собой «разной степени сложности итерации обычного шприца» :) Тем не менее, несмотря на достаточно упорные поиски, готовые открытые проекты подобного типа найти мне не удалось.
А коммерческие проекты, которых тоже имеется некоторое число, стараются всячески «напускать тумана» по поводу принципов работы их аппарата. С другой стороны, это и понятно, это их бизнес:)
Как можно видеть по видео выше, они (в самой простой реализации) рисуют перемычки, а человек уже вручную заполняет краской места «стёкол». Бывают и более продвинутые станки, которые делают все этапы работы сами, автоматически:
Но мы же инженеры, поэтому достаточно легко сможем раскусить, как должен быть устроен подобный аппарат…
Но сначала ещё раз повторим, как происходит стандартный процесс по созданию наливного витража: непрозрачной чёрной краской рисуются перемычки, а так как краски кладётся с избытком, эти перемычки образуют своеобразные валики из краски, после высыхания которых, образуется множество очерченных этими перемычками «ванночек», куда можно наливать краску разных цветов. Если это делать вручную, то эта краска обычно наливается пипеткой, после высыхания которой витраж, можно сказать, готов!
Но это классическая технология. Если использовать альтернативные подходы, например, с применением автомобильных красок (то есть, другими словами, «базы»), то после нанесения рисунка ещё следует покрыть всё сверху лаком (желательно, HS-системы).
Теперь по поводу самого ЧПУ-станка: нам нужен некий станок, который может рисовать по плоской горизонтальной поверхности, то бишь по уложенному под него стеклу.
Такие станки существуют во множестве реализаций, и если не вдаваться в тонкости, то схема работы с ними выглядит следующим образом (когда станок уже собран):
- Предварительная обработка растрового изображения: придание определённого стиля (например, в Adobe Photoshop: добавление, удаление деталей, раскрашивание, некая стилизация).
- Опционально: дальнейшая дополнительная обработка изображения — например, с помощью нейросетей для придания какого-либо стиля.
- Векторизация растрового изображения, подготовленного на предыдущих этапах — например, используя встроенную векторизацию программы Corel Draw.
- Установка векторного редактора Inkscape (бесплатный, открытое ПО, можно скачать здесь)
- Установка в векторный редактор Inkscape — плагина для вывода g-кода (MI Inkscape, можно скачать здесь или альтернативный вариант — MakerBot Unicorn G-Code Output for Inkscape).
- Загрузка полученного на предыдущем этапе векторного изображения в векторный редактор Inkscape.
- Экспорт из программы Inkscape векторного изображения в формате g-код.
- Загрузка на микроконтроллер одной из версий библиотеки GRBL, которая понимает отправляемый на неё g-код.
- Загрузка и установка специального программного обеспечения на компьютер/или микроконтроллер для отправки g-кода — на исполнение, в реальном времени.
- Нарисовать ваш витраж.
Например, вот здесь есть одна из конкретных реализаций подобного аппарата, где можно посмотреть, как сделать все элементы:
Но, на мой взгляд, там используется для отправки g-кода странноватый подход — сначала этот g-код загружается на веб-сайт, который потом в реальном времени начинает отправлять его на микроконтроллер (а связь с интернетом может «упасть» в процессе, что не есть хорошо).
Некоторое время назад, когда я рассматривал интересный тип принтера, также на шаговых двигателях, который позволяет подвесить на вертикальной стене рисующую головку (ручка/фломастер/аэрозольный распылитель), менялся аналогичный подход с выводом g-кода из Inkscape, только для дальнейшей отправки этого кода на микроконтроллер использовалась оболочка под средой processing.
Задумавшись о том, что это какие-то всё «половинчатые» варианты, мне стало интересно — а существуют ли ещё какие-либо способы отправки g-кода?
Эти поиски привели меня на официальный GRBL wiki, где в разделе Using GRBL я нашёл большое количество приложений с графической оболочкой для отправки g-кода на микроконтроллер. Так что вы можете воспользоваться этой ссылкой и выбрать отправитель g-кода, «на свой вкус и цвет».
Воспользовавшись ссылкой выше, где показан конкретный проект рисующего ЧПУ, вы можете посмотреть, как там производилась сборка, и собрать свой аналогичный или похожий аппарат. Только вам придётся усовершенствовать его, так как автором этой версии ЧПУ-станка он предназначался для рисования с помощью фломастеров, а в нашем же случае необходимо будет выдавливать краску.
Самый простой способ это сделать — использовать обычные шприцы, только большого размера.
Почему шприц: как можно было видеть в видео выше, где вручную изготавливается наливной витраж, для изготовления витража размером где-то как 4 листа А4, вполне хватает небольшого тюбика с краской, который, полагаю, может быть с успехом заменён крупным шприцем.
Для управления таким шприцем я бы прикрепил к штоку шприца или даже заменил шток винтовой шпилькой, вращаемой с помощью маленького шагового двигателя.
В описании сборки выше, ссылку на которую я дал, автор использовал следующий подход со сменой цветов: он векторное изображение в редакторе Inkscape разбил на несколько слоёв, где в каждом слое хранился свой элемент изображения отдельного цвета.
Он временно стирал все слои, кроме того, который используется сейчас, экспортировал его в g-код, потом отменял операцию (стирание слоёв), оставлял следующий слой, но стирал другие и т. д. Таким образом, на выходе у него получалось несколько подборок g-кода, отдельных для каждого цвета.
После того как ЧПУ-станок у него заканчивал рисование каким-либо цветом, он загружал в него следующую порцию g-кода (предварительно сменив фломастер).
И таким вот нехитрым образом было нарисовано многоцветное изображение.
Вы же можете попробовать усовершенствовать этот процесс, установив несколько шприцев разного цвета, и включая их поочерёдно. Для этого, конечно, придётся внести изменения в прошивку, которую можно найти там же по ссылке выше, где описание сборки проекта ЧПУ-станка или здесь.
Витражи, несмотря на свою давнюю историю, всё ещё являются очень редкими элементами, нечасто встречающимися в нашей обыденной жизни.
Создание подобных витражей с помощью ЧПУ-станков может быть очень интересным само по себе, так как существенно ускоряет весь процесс и позволяет делать даже очень сложные вещи без особых трудозатрат.
Отдельным элементом, придающим особую привлекательность витражам, на мой взгляд, является подготовка их с использованием нейросетей (я лично такое не видел и не слышал никогда).
Таким образом, изготовление подобных витражей теоретически может стать весьма неплохим бизнесом, например, даже если их продавать через AliExpress в виде небольших картинок на стекле, эдаким «небольшим домашним бизнесом робототехника». Нейросети, ЧПУ, минимум труда. Что ещё нужно для счастья? :)
Автор: DAN_SEA
