3D-Unendlichkeitsspiegel: Ikosaeder, Obelisken und mehr
Seite 3: Ikosaeder bauen
Nun geht es um den Bau eines Ikosaeders, dessen Form deutlich komplexer ist als die des Würfels. Damit ist der Zusammenbau etwas komplizierter, die enstehenden Leuchteffekte sind allerdings noch beeindruckender. Außerdem haben wir vor den Leuchtstreifen einen Diffusor eingebaut, der die Lichter der LEDs quasi ineinander "verlaufen" lässt.
3D-Druck
Da die Struktur des Ikosaeders etwas komplexer als die des Würfels ist, nutzen wir 3D-gedruckte Elemente als Gerüst, in welches die Acrylglasplatten eingelegt werden. Das modellieren wir in OpenSCAD basierend auf den LED-Streifen, die hier 144 LEDs pro Meter beinhalten. Sowohl die LEDs wie auch die Kondensatoren der Streifen müssen dabei im Modell bedacht werden. Die Aussparungen für die Kondensatoren haben wir sogar auf beiden Seiten der einzelnen LEDs angelegt, um den Streifen in zwei unterschiedlichen Richtungen montieren zu können.
Anschließend haben wir zwei 3mm Acrylglasplatten modelliert und seitlich vom Streifen angeordnet, wobei der Winkel für den Ikosaeder 138.18986 Grad zwischen den Flächen beträgt. Oberhalb des LED-Streifens, bzw auf der Ikosaeder-Innenseite haben wir schließlich noch den Diffusorstreifen modelliert. Er soll nicht gleichmäßig dick sein. Stattdessen verbreitern wir von jeder einzelnen LED ausgehend einen 3mm breiten Quader immer weiter, bis er auf den Diffusor der Nachbar-LED trifft. Von dem Streifen haben wir eine Projektion angefertigt, um eine Schablone für den Lasercutter zu erhalten.
Wie beim Würfel wird nun ein 3D-Körpers des Gerüsts gebildet, von welchem die bisher modellierten Elemente abgezogen werden. Der unangenehmste Teil ist dabei die Modellierung der Spitzen, um einen lückenlosen Aufbau zu erzielen. Wer nicht die vorbereitete SCAD-Datei nutzen möchte, kann auch einen gradlinigen Abschluss wählen und die Löcher in den Ecken nachträglich füllen.
Um beim Druck auf Supportmaterial verzichten zu können, drucken wir die Gerüststruktur hochkant, was außerdem einen stabileren Druck bedeutet. Aufgrund der spitzen Enden des Gerüsts und des begrenzten Bauraums unseres 3D-Druckers haben wir die Kanten noch jeweils in drei kürzere Teile zerlegt. Der Sockel wird ähnlich wie der des Würfels konstruiert und gedruckt.
Lasercutting
Mit dem Lasercutter gibt es zwei Dinge zu tun: Zum Einen müssen die Dreiecke aus Spionspiegel ausgeschnitten werden. Außerdem werden die zuvor entworfenen Diffusoren aus Plexiglas zugeschnitten. Zur Kontrolle schauen wir direkt nach dem ersten Kantendruck nach, ob sich der Diffusor und die Dreiecke gut einstecken lassen und ob der LED-Streifen mit seinen LEDs und Kondensatoren hineinpasst.
Zusammenbau
Danach kann der Zusammenbau beginnen. Dabei werden zunächst zweimal je fünf Spiegel ringförmig als Deckel und Boden zusammengefügt. Auf dem Boden werden danach die restlichen zehn Spiegel angebracht. Dabei ist darauf zu achten die oberen Ecken der Strukturelemente noch nicht zu verkleben um abschließend den Deckel noch einsetzen zu können.
Beim Zusammenstecken werden zunächst nur Diffusor und die 3D-gedruckten Gerüstteile ineinander gesteckt und – falls notwendig – verklebt. Falls der Diffusor sich dabei ebenfalls in drei Teile zerlegt ist das nicht dramatisch, er funktioniert auch mit kleineren Stücken. In die Kanten werden danach die Spionspiegel gesteckt. Die LED-Streifen kommen erst nach dem Zusammenbau dazu.
Sobald zwei Gerüstelemente an einer Ecke eines Spiegeldreiecks zusammentreffen werden sie am besten direkt mit einem Tropfen Kleber verbunden. Noch besser ist es, beispielsweise ein 3D-Nachbearbeitungswerkzeug zu nutzen, um die 3D-Elemente einfach zusammen zu schmelzen. Hierbei haben wir Restfilament als Spachtel verwendet, um Lücken in den Ecken zu schließen.
Verkabelung
Die LED-Streifen kleben wir anschließend mit Plastikkleber auf die Strukturelemente. Da die LEDs nach innen leuchten sollen, kann man das doppelseitige Klebeband von ihrer Rückseite entfernen – es sei denn, man möchte es für weitere Verkleidung nutzen.
Bei der Verlegung startet man am Besten in der Ecke, die auf dem Sockel liegen soll und lötet direkt Kabel zur Verbindung mit dem Mikrocontroller an. Der Controller kann provisorisch verbunden werden, um nach und nach die einzelnen Streifen zu testen. Anschließend werden sukzessive die weiteren Streifen aufgeklebt, VCC, GND und Datenleitung mittels angelötetem Silberdraht mit dem Vorgängerstreifen verbunden und getestet.
In den meisten Fällen kann der LED-Streifen benachbart zum Vorgänger angeordnet werden, allerdings nicht bei allen. Am Besten beginnt man mit den untersten fünf Elementen und geht vom Startpunkt aus im Zigzag über den Ring, dann ein Segment auf dem Ring entlang und wieder nach innen. Anschließend kann – nachdem man noch ein Segment auf dem Ring eingefügt hat – zigzagförrmig der Block mit den zehn Spiegeln zwischen Deckel und Boden abgearbeitet werden, danach der Deckel analog zum Boden. Jetzt sind noch je zwei Segmente auf dem Deckel- und Bodenring nicht verbunden. Hier trennen wir die benachbarte Datenleitung auf und verbinden diese mit dem neu eingefügten LED-Streifen. Der Datenausgang dieses Streifens wird durch einen längeren Silberdraht am Streifen entlang zurückgeführt und mit dem Dateneingang des nächsten Streifens verbunden. Den Silberdraht selber haben wir mit einem Streifen Tesafilm fixiert.
Zielgerade
Für die Programmierung nutzen wir ebenfalls den WLAN-Mikrocontroller ESP32 und das FastLED-Beispielprogramm, wie in der Heftanleitung zum Würfel beschrieben. Da die Ikosaeder-Form recht komplex ist, passten die Winkel unseres 3D-gedruckten Sockels nicht perfekt. Daher haben wir Moosgummi (3mm dick) als Ausgleich auf den Enden der Sockelarme befestigt. Das hat außerdem den Vorteil, dass der der Ikosaeder nun optisch etwas oberhalb des Sockels schwebt.
