Разработчик YouTube-канала 3D all Workshop создал полностью механический калькулятор без электроники, батареек и металлических деталей. Два месяца итераций и около ста попыток привели к рабочей конструкции, которая складывает и умножает благодаря взаимодействию пластиковых шестерёнок.

Готовый прибор состоит из 109 деталей, напечатанных FDM-методом. На полный комплект уходит примерно 17 часов печати и 90 граммов пластика. Разработчик выбрал сопло диаметром 0,2 мм для получения достаточно точных зубьев мелких шестерёнок — более толстое сопло не позволяло достичь нужной точности.

Калькулятор работает с числами до 999 и выдаёт результат до 9999. Три регулятора позволяют установить исходное значение, затем пользователь вращает рукоятку. Каждый десятичный разряд имеет собственный механический узел, передающий движение на цифровые колёса.

В основе конструкции лежит ступенчатый барабан — идея, восходящая к вычислительным машинам Готфрида Вильгельма Лейбница. Его Stepped Reckoner использовал тот же принцип: барабан с зубьями разной длины определял, сколько зубьев войдёт в зацепление за один оборот. Положение шестерёнки зависело от положения этих зубьев.

Самую сложность вызвал механизм переноса разрядов. Когда цифровое колесо переходит с девятки на ноль, нужно прибавить единицу к следующему разряду. Решение оказалось изящным: на ступенчатом барабане оставили участок без зубьев и добавили отдельную шестерёнку с одним зубом, которая включается в нужный момент и выполняет перенос.

Первые версии постоянно заедали. Небольшие отклонения при печати мешали свободному вращению шестерёнок, слишком большие зазоры создавали люфт и нарушали синхронизацию. Пластиковые элементы ломались под нагрузкой, вибрации сдвигали детали.

Для решения проблем разработчик добавил пластиковые пружины и храповой механизм, не позволяющий рукоятке вращаться назад. При печати поддержки использовались только когда необходимо — шероховатая поверхность после их удаления увеличивает трение.

Умножение реализовано как последовательность сложений. Дополнительный счётчик отслеживает количество оборотов: при умножении 21 на 4 механизм четыре раза прибавляет 21. Испытание показало правильный результат: 421 × 4 = 1684, включая перенос в разряд тысяч.

По возможностям прибор сильно уступает классической Curta — карманному механическому калькулятору 1948 года, который мог складывать, вычитать, умножать и делить. Пластиковая модель поддерживает только сложение и умножение — добавление механизмов для вычитания и деления потребовало бы увеличить корпус.

Проект наглядно демонстрирует ограничения домашней 3D-печати при создании точной механики. Электронный калькулятор выполняет вычисления внутри микросхемы, а механическая машина должна физически поворачивать барабаны и шестерёнки, синхронизировать разряды и отдельно обрабатывать каждый перенос.

Несмотря на просьбы зрителей, разработчик не опубликовал файлы моделей и не выставляет прибор на продажу. Проект остаётся инженерным экспериментом, доказывающим, что многовековой принцип механических вычислений воспроизводим с помощью обычного домашнего 3D-принтера.